Ратынский М.В. Основы сотовой связи (1998) (1151876), страница 17
Текст из файла (страница 17)
В прямом канале (от базовой станции к подвижной, рис.2.30) модуляция сигнала функциями Уолша (бинарная фазовая манипуляция) используется для различения разных физических каналов данной базовой 'станции; модуляция длинной псевдослучайной последовательностью (бинарная фазовая манипуляция) — с целью шифрования сообщений; модуляция короткой псевдослучайной последовательностью (квадратурная фазовая манипуляция двумя псевдослучайными последовательностями одинакового периода)— для расширения полосы и различения сигналов разных базовых станций. Решение последней задачи — различение сигналов разных станций — обеспечивается тем, что все базовые станции используют одну и ту же пару коротких псевдослучайных последовательностей, но со сдвигом на 64 дискрета между разными станциями; при этом все физические каналы одной базовой станции имеют одну и ту же фазу последовательности.
Более конкретное назначение функций Уолша различных порядков: функция Уолша нулевого порядка (УУо) кодирует пилот-сигнал — это сигнал несущей, который используется подвижной станцией для выбора рабочей ячейки (по наиболее мощному сигналу), а также в качестве опорного для синхронного детектирования сигналов информационных каналов; функция уузэ кодирует канал синхронизации, по которому передается также ряд служебных сообщений; функции И7н..УУт используются для кодирования каналов вызова — их число может составлять от 0 до 7; остальные функции Уолша, вместе с оставшимися от каналов вызова (если число последних меньше семи), используются для кодирования каналов трафика, и число последних может составлять от 66 до 62.
Для защиты информации от ошибок в прямом канале используется сверточное кодирование с длиной ограничения 9 и скоростью 1/2, а также перемежение на интервале 20 мс. В обратном канале (от подвижной станции к базовой, рис.2.31) модуляция сигнала короткой псевдослучайной последовательностью (квадратурная фазовая манипуляция двумя псевдослучайными последовательностями одинакового периода) используется только для расширения спектра, причем все подвижные станции используют одну и ту же пару последовательностей с одинаковым (нулевым) смещением.
Модуляция сигнала длинной псевдослучайной последовательностью (бинарная фазовая манипуляция) помимо шифрования сообщений несет информацию о подвижной станции в виде ее закодированного индивидуального номера и обеспечивает различение сигналов от разных подвижных станций одной ячейки за счет индивидуального для каждой станции сдвига последовательности. Пилот-сигнала в обратном канале нет, поэтому синхронное детектирование здесь не используется..
Маска Маска физического базовой канала Станции маска подвижной станции Генератордлинной1 псевдослуч последовател Генератор Рис.2,30. Упрощенная функциональная схема обработки сигналов в передающем тракте базовой станции (метод СОМА в разработке компании Оца)сопвп) Маска подвижной станции (физического канала) о Генератор дл функций д Уолша ууо ууаз Рис.2.3( Упрощенная функциональная схема обработки сигналов в передающем тракте подвижной станции (метод СОМА в разработке компании Оца)соптпт) код~ ) Исходный ни цифровой — ь сигнал канала мо Сигнал управления мощн сютью Сигнал управления мощностью ГенератоР коротких псевдослучайных последовательностей Расшире Цифровой ниеспек (+ сигнвлсрас- Г ширенным спектром (Расшире-~ Цифровой ~ нне сйек- сигнал с тра расширенным спектром Приппипы построения и технические проблемы 77 Но зато функции Уолша используются для кодирования 6-битовых групп символов — при этом задействованы все 64 функции Уолша, поскольку 64 = 2о; это кодирование одинаково для всех физических каналов, а на приемном конце используются 64 параллельных канала, каждый из которых настроен на свою функцию Уолша, и эти каналы распознают (декодируют) принятые 6-битовые символы.
В обратном канале, как и в прямом, для защиты от ошибок используются сверточное кодирование с длиной ограничения 9, но со скоростью 1/3 (т.е. с вдвое большей избыточностью— это тоже мера компенсации отсутствия синхронного детектирования) и перемежение на интервале 20 мс. Подчеркнем, что описанные выше технические решения изначально были ориентированы на сочетание с североамериканским стандартом АМР — как альтернатива методу ТОМА при переходе от аналоговой обработки к цифровой. Рассмотрим теперь подробнее технические особенности метода СОМА и попытаемся обьяснить, за счет чего он может претендовать на обеспечение более высокой емкости системы сотовой связи.
Главным фактором в решении задачи получения предельной емкости является то обстоятельство, что в СОМА основной вклад в отношение сигнал/помеха (или, точнее, в отношение несущая/помеха — Сагпег го!п1ег/егепсе габо, С/!) вносят мешающие сигналы других физических каналов (других пользователей) в «своей» (рабочей) ячейке, поскольку все физические каналы используют одну и ту же широкую полосу частот, тогда как в РОМА и ТОМА помеховый фон создается каналами связи, работающими в других ячейках (более или менее удаленных от рабочей — в зависимости от числа ячеек в кластере) в том же частотном канале, а для ТОМА— и в том же временном слоте. Поэтому в СОМА тщательная регулировка уровней сигналов, применение секторных антенн на базовых станциях и использование фактора «речевой активности» (станция излучает лишь тогда, когда абонент говорит, и не излучает в паузах речи) в сочетании с оперативным изменением числа задействованных каналов связи в пределах имеющегося ресурса позволяет практически — по месту, по конкретно складывающейся ситуации — реализовать предельно малое допустимое значение С/1, т.е.
получить предельно большие пропускную способность и емкость системы. В методах РОМА и ТОМА это нереализуемо, прежде всего в отношении первого фактора — регулировки уровней сигналов, так как такая регулировка возможна только по критериям своих («удаленных») ячеек, без учета отношения С/1 в рассматриваемой рабочей ячейке. Поскольку в силу сложности законов распространения и затухания сигналов уровень помех от других ячеек оказывается величиной случайной и с достаточно большой дисперсией, практически это приводит к необходимости выбирать размер кластера с известным запасом, чтобы отношение С/1 с достаточно большой вероятностью не опускалось ниже допустимого порога, а Глава 2 это и означает некоторое недоиспользование (в среднем) частотных ресурсов системы.
Практически же в ГОМА и ТОМА столь оперативной, как в СОМА, регулировки уровней сигналов обычно не производится, фактор «речевой активности» используется не всегда, а секторизация применяется фактически как вариант дробления ячеек. Кроме того, комбинированное использование в СОМА нескольких достаточно сложных и эффективных методов кодирования позволяет снизить порог С/! по сравнению с ГОМА и ТОМА. В методе СОМА имеется, очевидно, и возможность оперативной регулировки порога С/(, например кратковременного его снижения (при соответствующем ухудшении характеристик связи) для обеспечения этапа передачи обслуживания. Из сказанного однозначно следует, что в СОМА регулировка уровней сигналов, применение секторных антенн и отработка «речевой активности» являются принципиально важными и обязательными элементами метода.
При этом регулировка уровней производится как в прямом канале (дискрет 0,5 дБ, управление с обратной связью, периодичность 15...20 мс), так и в обратном (дискрет 0,5 дБ, управление без обратной связи, время реакции несколько микросекунд и с обратной связью — периодичность 1,25 мс), причем в обратном канале регулировка столь оперативна, что существенно сглаживает даже быстрые (релеевские) замирания сигнала.
Указанные выше технические особенности метода СОМА, равно как и некоторые другие, можно при желании трактовать и как его достоинства, и как недостатки. Действительно, именно эти особенности обеспечивают высокие характеристики метода, и в этом смысле они, конечно, выступают как достоинства.
Кроме того, они дают и некоторые дополнительные преимущества, например отработка «речевой активности» позволяет соответственно экономить энергию источника питания. С другой стороны, реализация этих особенностей достаточно сложна, что, разумеется, достоинством не является. Мы не будем вдаваться в более подробное обсуждение этих аспектов и ограничимся изложенной констатацией. Отметим еще несколько технических деталей по методу СОМА. В этом методе нет частотного планирования, во всех ячейках используется одна и та же полоса частот.
Если, в терминах разработки Она(сопвп, под СОМА отведена полоса более широкая, чем минимально необходимые 1,23 МГц, то каждый из поддиапазонов в 1,23 МГц (возможно, с некоторым защитным интервалом между поддиапазонами) используется во всех ячейках с однотипной организацией работы во всех поддиапазонах. При этом в качестве коэффициента эффективности повторного использования частот указывается величина порядка 2/3, т.е.
вследствие помех от других ячеек число используемых в каждой ячейке каналов снижается в 1,5 раза по сравнению с одной изолированной ячейкой (зти коэффициенты аналогичны соответственно 1/7 и 7 в 7-ячеечном кластере методов ГОМА и ТОМА). В методе СОМА реализуется так называемая «мягкая передача обслуживания» (зо/( Ьапг)о//): когда подвижная станция при- Приннииы построении н техничеение ироблемы ближается к границе ячейки, т.е. сигналы от двух базовых станций — рабочей ячейки и одной из смежных — становятся соизмеримыми по уровню (это фиксируется подвижной станцией и сообщается на базовую станцию рабочей ячейки), по команде с центра коммутации через базовую станцию смежной ячейки организуется второй канал связи с той же подвижной станцией; при этом первый канал (в «старой» ячейке) продолжает работать, т.е, подвижная станция принимает сигналы одновременно от двух базовых станций, используя технические возможности рейк-приемника — возможности приема двух «копий» одного и того же сигнала, смещенных между собой во времени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
