Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 182
Текст из файла (страница 182)
Рис. 12 28. Конфигурация из семи ячеек В США частотный диапазон, используемый для передачи сигнала базовой станцией связи (869-894 МГц), принято называть нрямым (Гопчап1), или нисходящим (доччп11п)г) каналом, а диапазон передачи данных мобильными устройствами (824— 849 МГц) — обраягным (гечегзе), или восходящим (цр!1п8) каналом. Такая терминология используется для стандарта АМР8 и других систем связи. Полосу, которую занимает один канал (30 кГц), иногда называют яоддианазоном (ацЬЬапд). Пара каналов, используемая для связи (прямой и обратный каналы), в сумме занимает 60 кГц и разделена полосой в 45 МГц.
В пределах крупных городов США (всего около 750) Федеральная комиссия по средствам связи (РСС) выделила полосы по 25 МГц для передачи и приема сигналов. В целях поддержки конкуренции в пределах города обычно дается разрешение на ра- 793 12.8. Сотовые системы связи боту двум компаниям. Каждая из них получает две полосы по 12,5 МГц — для приема и передачи сигналов. Сравним количество доступных каналов в ячейке для трех сотовых систем связи (аналоговая РМ, ТОМА и СОМА) при широком географическом покрытии с множеством ячеек (рис.
12.38). Рассчитать количество аналоговых каналов, используемых в системе АМРБ, можно довольно просто. Будем считать, что дхя связи выделена полоса в 12,5 МГц. Для предотвращения интерференции между пользователями, которые находятся в выделенном диапазоне 12,5 МГц и имеют приблизительно равную мощность, необходимо, чтобы в соседних ячейках использонались разные частоты. При конфигурации из семи ячеек (рис. 12.38) связь в ячейке Р может осуществляться на полосе частот, которая отличается отдиапаюна ячеек А, а, С, Р, Е и О.
Лишь одна седьмая часп полосы шириной 12,5 МГц может использоваться для снязи в каждой ячейке. Следовательно, дхя каждой ячейки полоса шириной 1,78 МГц доступна для приема и передачи данных. При конфигурации из семи ячеек говорится, что козффицаент аовгаорного ислоаьзованая часаюты равен 1/7. Таким образом, при использовании аналогоной системы РМ количество поддиапазонов шириной 30 кГц будет равно 1,78 МГц/30 кГц, или приблизительно 57 каналов в ячейке (без учета каналов, используемых для управления). Североамериканский стандарт сотовой связи ТРМА с использованием множественного доступа получил название 15-54 (последняя модификация этого стандарта— 15-136).
Системы связи, соответствующие этим двум стандартам, должны удовлетворять требованиям использования частот, установленным для АМРБ. Таким образом, ширина полосы канала ТОМА равна 30 кГц. В 1950-х годах более эффективное применение кодиронания исходного сигнала позволило увеличить количество используемых каналов. При иаземноа телефонной снязи каждый голосовой сигнал кодируется со скоростью 64 Кбит/с. Возможно ли использование аналогичного стандарта для соаювих систем? Нет, поскольку сотовые системы связи ограничены шириной полосы. На данный момент кодирование голосовых сигналов позволяет достичь качества связи, аналогичного обычному телефонному разговору, при скорости передачи данных 8 Кбит/с.
Даже при более низкой скорости этот метод позволяет получить приемлемое качество связи. Для вычислений значение скорости передачи данных принимается равным 10 Кбит/с. Сам процесс вычисления в этом случае достаточно прост. Одновременный доступ к каждому из каналов с шириной полосы 30 кГц может иметь 30 кГц/1О Кбит/с = 3 пользователя. Следовательно, количество пользователей, одновременно имеюших доступ к каналу в случае ТОМА, в три раза больше, чем для аналоговой системы РМ. Другими словами, количество каналов для каждой ячейки ТРМА составляет 57 и 3 = 171. Основным преимуществом систем СОМА по сравнению с анапоговыми РМ или ТРМА является возможность полного (100%) повторного использования частоты.
Это значит, что вся ширина полосы, предусмотренная стандартом РСС (12,5 МГц), может одновременно использоваться для приема и передачи сигнала. Для сравнения СОМА, систем множественного доступа АМРБ с использованием аналоговой частотной модуляции (другими словами, РОМА), а также ТОМА стандарта 1$-54 рассмотрим уравнение (12.65). Для корректности сравнения пренебрежем коэффициентом 0„, который характеризует разбиение ячейки на сектора.
Данный коэффициент не используется в расчетах рабочих характеристик РОМА и ТРМА, хотя в обоих случаях разбиение ячейки на сектора позволило бы улучшить параметры системы. Если ячейка не разбивается на сектора, количество активных пользонателей в ячейке СОМА будет равно 794 Глава 12. Методы расширенного спектра (12.66) Из уравнения (12.28) получаем выражение для коэффициента расширения спектра сигнала: 12.5 млв элементарных сигиалов/с е 10 Кбвт/с (12.67) Следует отметить, что такая скорость передачи (12,5 миллионов элементарных сигналов в секунду) не соответствует стандарту 18-95. В данном примере это значение используется для корректного сравнения СОМА, ТОМА и аналоговой системы ЕМ, имеющих ширину полосы 12,5 МГц.
Примем значение (Еь/1о)о, равным 7 дБ (что аналогично умножению на 5) (30), а коэффициенты б,, у и Но равными 2,5, 1,5 и 1,55. Подставив указанные значения в уравнение (12.66), получим следующее: 15 х 1250 х 2 5 5х 1,55 (12.68) 12.8.3. Системы, ограниченные интерференцией и пространственными факторами При правильном проектировании и эксплуатации системы СОМА интерференция в ней не играет значительной роли. Следовательно, весь рабочий спектр частот доступен лля пользователей. Однако, исходя из уравнений (12.63) и (12.64), можно сказать, что интерференция накладывает определенные ограничения на системы СОМА. Использование кодирования с коррекцией ошибок чрезвычайно важно в случае СОМА, посколькУ снижение значениЯ (Еь//о)ч, пРактически пРЯмо сказываетсЯ на Увеличении 12.8.
Сотовые системы связи 795 Таким образом, системы ЕОМА с использованием аналоговой частотной модуляции, ТОМА и СОМА могут поддерживать одновременное использование 57, 171 и 605 каналов в ячейке. Можно сказать, что при заданной ширине полосы СОМА превосходит АМРБ по количеству активных пользователей приблизительно в 10 раз, а ТОМА приблизительно в 3,5 раза. Следует отметить, что при выводе уравнения (12.68) не были учтены некоторые факторы (например, амплитудное замирание — см. главу 15), которые могут значительно уменьшить полученный результат.
Следует также помнить, что анализ проводился для обратного канала СОМА, причем считалось, что применяются длинные коды, а сигналы пользователей не синхронизированы. В обратном направлении (канал-станция/мобильное устройство) может использоваться ортогональное распределение по каналам, что позволит улучшить результат (12.68).
Провести корректное сравнение СОМА и ТОМА/ГОМА достаточно сложно. При единичной ячейке рабочие характеристики ТОМА/ГОМА ограничиваются пространством, а параметры СОМА — интерференцией (см. следующий раздел). Если же используется множество ячеек, возможности всех указанных систем ограничиваются интерференцией. Улучшить отдельные характеристики каждой из систем можно следующим образом. Для ТОМА/ЕОМА возможно повышение коэффициента повторного использования за счет увеличения интерференции. При использовании системы СОМА возможно увеличение нагрузки, но также за счет повышения интерференции.
допустимого числа активных пользователей. Увеличение эффективности кодирования на 1 дБ (что приводит к уменьшению отношения (Е„/1,) „на то же значение) позволяет повысить число активных пользователей ячейки СОМА на 25%. При рассмотрении работы единичной ячейки, системы РОМА и ТОМА можно назвать, соответственно, ограниченными частотным и временным диапазонами. Рассмотрим ТОМА. В случае идеальной синхронизации распределения временных интервалов между растушим числом абонентов при получении сигнала базовой станцией, не происходит интерференции с сигналами других пользователей.
Количество активных пользователей может увеличиваться до максимально возможного. Однако если все временные интервалы заполнены, увеличение числа активных пользователей приводит к чрезмерному возрастанию интерференции. Системы связи РОМА также являются ограниченными частотным диапазоном. Для таких систем увеличение количества пользователей после заполнения всех доступных полос влечет за собой чрезмерное возрастание интерференции. Система СОМА — это система, ограниченная интерференцией, поскольку появление дополнительного пользователя ведет к увеличению обшего уровня интерференции сигналов, принимаемых базовой станцией.
Интерференция, вносимая отдельным мобильным радиоустройством, зависит от мошности, уровня синхронизации, а также от взаимной корреляции с другими сигналами СОМА. Допустимое количество каналов системы СОМА зависит от допустимого уровня интерференции. На рис. 12.39 представлено принципиальное различие между системами, возможности которых ограничиваются интерференцией (в данном случае СОМА) и пространством (ТОМА). Предположим, что обе системы используют для связи полосу частот ограниченной ширины.
В случае единичной ячейки при постепенном заполнении временных интервалов ТОМА сигнал, поступающий на базовую станцию, не интерферирует с сигналами других мобильных радиоустройств. Количество активных пользователей ТОМА может увеличиваться до полного заполнения всех доступных временных интервалов. После этого использование дополнительных интервалов приводит к возрастанию интерференции свыше допустимого уровня. Для систем СОМА при активизации каждого из пользователей уровень интерференции сигналов, получаемых базовой станцией, возрастает.
Дополнительная интерференция, вносимая отдельным мобильным устройством, зависит от его мощности, синхронизации во времени, а также от взаимной корреляции с кодовыми сигналами других устройств. В пределах одной ячейки каналы предоставляются пользователям до достижения определенного предельного уровня интерференции 129). Как видно из рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
