Ратынский М.В. Основы сотовой связи (1998) (1151876), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Так продолжается до тех пор, пока подвижная станция не удалится от границы ячеек, т,е. пока сигнал от второй базовой станции не станет существенно сильнее сигнала от первой. После этого канал связи через первую базовую станцию закрывается, и процесс передачи обслуживания завершается. «Мягкая передача обслуживания», безусловно, повышает качество и надежность связи, но ее организация обходится отнюдь не бесплатно: помимо того, что в процессе передачи обслуживания подвижная станция занимает не один физический канал, а два (по одному каналу в двух ячейках), регулировка уровня сигнала подвижной станции может производиться лишь по одной из ячеек, а по второй сигнал может оказаться либо слабоватым, либо великоватым и с несглаженными замираниями, с вытекающими отсюда последствиями для качества связи.
Метод СОМА требует точной синхронизации базовых станций системы. Это может быть реализовано, например, при помощи спутниковой геодезической системы ОРИ (6!оЬа! Роз)боп)па Яуз(егл — Глобальная система определения местоположения), но в результате система сотовой связи оказывается не автономной. В методе СОМА нет защитных интервалов (бланков), как в методе ТОМА, а большое число знаков в используемых кодовых последовательностях облегчает сохранение конфиденциальности передаваемой информации (затрудняет ее несанкционированное декодирование). Наконец, высокая помехоустойчивость метода СОМА и распределение энергии по широкой полосе частот допускают совместную с СОМА работу некоторого числа узкополосных каналов связи в пределах той же широкой полосы при относительно небольшом уровне взаимных помех.
Подведем итоги. Метод СОМА обладает сравнительно высокой помехоустойчивостью и хорошо работает в условиях многолучевого распространения. Кроме того, он отличается высокой скрытностью, не использует частотного планирования, допускает «мягкую передачу обслуживания», но все это требует обязательного использования достаточно сложных технических решений; аккуратной регулировки уровня сигналов, применения секторных антенн и отработки «речевой активности», точной синхронизации базовых станций, причем последнее может быть связано с потерей автономности системы. аа Глава л В качестве оценки емкости системы, в терминах эквивалентного числа физических каналов на ячейку, иногда приводят коэффициент увеличения порядка 20 в сравнении с методом ГОМА стандарта АМР8.
Если учесть, что переход от ГОМА к ТОМА увеличивает число физических каналов втрое, а при полускоростном кодировании — вшестеро, получается, что переход от простейшего варианта ТОМА (« чистого» ТОМА) к СОМА может обеспечить примерно трехкратное увеличение числа каналов. Этот вывод едва ли можно считать окончательным, поскольку известны соображения и о более сильном фактически влиянии помех в СОМА, чем принималось в расчетах, приведших к указанным выше результатам, и о необходимости в некоторых ситуациях более плотного расположения базовых станций; и то, и другое в конечном счете ведет к снижению емкости системы.
Кроме того, метод ТОМА имеет дополнительные резервы, о которых не следует забывать при сопоставлении его по емкости с СОМА. Речь идет о скачках по частоте (ГН— Ггециепсу Норр~п9), предусмотренных, в частности, стандартом 68М, которые в сочетании с прерывистым излучением (отработкой «речевой активности») и оперативной регулировкой мощности излучения смягчают влияние релеевских замираний и снижают средний уровень помех, т.е, позволяют реализовать большие значения коэффициента повторного использования частот. К той же цели ведет и использование адаптивного распределения каналов, в том числе в сотовых сетях иерархической структуры; в отношении построения последних ТОМА имеет преимущества по сравнению с СОМА.
В результате методы СОМА и ТОМА оказываются примерно сопоставимыми по обеспечиваемой ими емкости. Такое мнение также высказывается в имеющихся публикациях, и оно представляется в достаточной мере правдоподобным. Отметим в заключение, что технические решения самого метода СОМА продолжают развиваться. В рамках стандарта 18-95 разработан усовершенствованный кодер речи с частотой кодирования 13 кбит/с.
Помимо упоминавшихся разработок в США (стандарт 18-95) работы по СОМА проводились в Европе, в частности в рамках проекта СОО1Т (Соде О1ч(з1оп Тез!Ьег(), входившего в программу ВАСЕ (Вевеагсп апг( Оече(оргпеп! ~п Аг(чапсег( Сопяпцп~са11оп Тесйпо1о91ев !п Ецгоре), но они не дали результатов такой степени завершенности, как стандарт 18-95. В мае-июне 1997 г. было объявлено об инициативе японской компании ЙТТ ОоСоМо по разработке экспериментальной системы мобильной связи третьего поколения на основе широкополосной системы СОМА (диапазон 2 ГГц, полоса 5 МГц) с участием компаний НоК(э (Финляндия), Епсззоп (Швеция), Мо1ого!а и 1цсеп1 Тесппо(о9(ез (обе — США).
В числе предложений по третьему поколению мобильной связи имеется и вариант комбинированной системы ТОМА!СОМА. Прннннны нестроения н техннчеекне проблемы 2.4.3.6. Пути повышения емкости системы сотовой связи Емкость системы сотовой связи, определяемая числом абонентов, которых она может обслужить, — очень важная характеристика, и значительная часть усилий при проектировании, создании и развитии системы в большинстве случаев направляется именно на обеспечение достаточно высокой емкости. Фактически и сама сотовая связь как таковая, основанная на принципе повторного использования частот, появилась в ответ на потребность в построении системы массовой подвижной связи при использовании жестко ограниченной полосы частот.
В настоящем подразделе мы в систематизированном виде перечислим четыре основных пути повышения емкости, сознательно идя на некоторое повторение очевидных или уже упоминавшихся возможностей. Первый — зто совершенствование методов обработки сигналов, в частности, переход от аналоговой обработки к цифровой, сопровождаемый переходом к более совершенным методам множественного доступа — от ГОМА к ТОМА и, вероятно, к СОМА, а в пределах ТОМА — переход от полноскоростного кодирования речи к полускоростному.
Пределом на этом пути являются, по-видимому, достижимые характеристики СОМА — это коэффициент порядка 20 (по числу физических каналов) при переходе от ГОМА к СОМА. Второй путь — дробление ячеек, т.е. переход к меньшим ячейкам в районах с интенсивным трафиком при том же коэффициенте повторного использования частот (рис.2.32); число базовых станций при этом соответственно увеличивается, а мощность излучения — как дпя базовых, так и для подвижных станций — снижается. Фактически тот же эффект достигается и при использовании на базовых станциях секторных антенн, например с разделением ячейки на три сектора (при 120-градусных секторах) и использованием в каждом из секторов своей полосы частот (рис. 2.33).
Практически ячейки с радиусом менее 300...500 м неудобны, так как чрезмерно возрастает поток передач обслуживания. Выход просматривается в использовании многоуровневых (иерархических) схем построения сотовой сети с обслуживанием в крупных ячейках (макросотах) быстро перемещающихся абонентов (автомобилистов), а в более мелких (микросоты, пикосоты) — малоподвижных абонентов, например покупателей в пределах торгового центра. Заметим попутно, что в некоторых случаях может оказаться необходимым не дробить, а наоборот — укрупнять ячейки, если трафик столь мал, что не обеспечивает достаточной загрузки базовой станции. Если при этом радиус ячейки превышает номинальную дальность действия передатчика базовой и/ипи подвижной станции, для обеспечения связи в удаленных частях ячейки приходится использовать повторители, выполняющие фактически роль ретрансляторов.
Глава 2 82 Рис 2.32. Использование ячеек меньших размеров в районах с интенсивным трафиком (в центре города) Рис.2.33. 7-злементный кластер с трехсекторными антеннами Прннннпы построения н техпнческне проблемы 83 В качестве третьего пути повышения емкости отметим возможность использования адаптивного назначения каналов (Аг)ар)пге СЛалпе) АПосаГоп — АСА) в методах РОМА и ТОМА. До сих пор мы молчаливо предполагали, что имеющийся частотный ресурс, т.е, все частотные каналы в пределах выделенной полосы частот, заранее определенным образом распределяются между ячейками кластера — равномерно или в соответствии с априорной информацией об интенсивности трафика. Возможен, однако, и иной подход.
частотные каналы, все или частично, находятся в оперативном распоряжении центра коммутации, который выделяет их для пользования отдельным ячейкам 1базовым станциям) по мере поступления заявок (вызовов), т.е, в соответствии с реальной интенсивностью трафика, но при соблюдении необходимого территориально-частотного разноса. Такой адаптивный алгоритм, конечно, сложнее, но он может обеспечить определенное повышение емкости за счет гибкого отслеживания флуктуаций трафика. Алгоритмы адаптивного назначения каналов используются в беспроводном телефоне, но в сотовой связи, насколько нам известно, более или менее широкого распространения они пока не получили. Адаптивным по существу является назначение физических каналов в методе СОМА, что позволяет в некоторых пределах перераспределять нагрузку между разными ячейками. Наконец, четвертый путь — это тривиальное расширение выделяемой полосы частот.
Разумеется, этот путь насколько очевиден, настолько же и мало полезен, и мы упоминаем о нем не в качестве рекомендации к непосредственному применению, а в виде примера преимуществ, например, 6ЯМ 1800 (или 68М 1900) по сравнению с 68М 900, которые имеют рабочие (аппаратурные) полосы 75 МГц (или 50 МГц) и 25 МГц соответственно.
2.4.4. Цифровая обработка сигналов 2.4.4. т. Роль и построение цифровой обработки. Характеристики речевых сигналов Цифровая обработка сигналов — важный элемент в аппаратурной реализации принципов сотовой связи. Именно цифровая обработка обеспечила возможность перехода от первого поколения сотовой связи ко второму с соответствующим совершенствованием методов множественного доступа, повышением емкости системы, улучшением качества связи. Только в цифровой форме оказывается возможным применение экономичного (с устранением избыточности) кодирования речи, эффективного канального кодирования с высокой степенью защиты от ошибок, совершенных методов борьбы с многолучевым распространением.
Цифровая обработка сигналов в сотовой связи, как и в связи вообще, и даже шире — при обработке, хранении и передаче информации самого различного вида, например при обработке изображений, в цифровом 84 Глава 2 телевидении, в мультимедиа, — зто целая эпоха, связанная как с развитием методов обработки информации, так и с появлением соответствующей массовой элементной базы (больших и сверхбольших интегральных микросхем), обеспечившей возможность практической реализации этих методов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
