Ипатов В. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов (2007) (1151883), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Однако только в стандартах с СОМА она способствует снижению уровня ПМД и, следовательно, потенциальному увеличению числа пользователей, обслуживаемых одной сотой. За типичное значение 4актора речевой активносщи, т. е. доли общей продолжительности разговора, в течение которого участник соединения активен, часто принимается цифра 3~8. Соответственно, взвешивание средней мощности ПМД этим коэффициентом трансформирует полученное выше предельное отношение сигнал-помеха следующим образом: ИЫТ 45К вЂ” 3 Решение этого уравнения относительно К, приводит к значительно более обнадеживающей оценке абонентской емкости асинхронного варианта СОМА по сравнению с первоначальной (4.12), не принимавшей в расчет специфической топологии системы: 32Ъ7Т 2 9Я 3 Дуу Подставив в (4.16) прежнюю условную цифру 7 дБ для требуемого предельного отношения сигнал — помеха, имеем 32% Т 2 (4.17) Оценка, даваемая этим неравенством, примерно пятикратно превышает следующую из (4.13) при одном и том же частотно-временнбм ресурсе.
Таким образом, потенциально асинхронный вариант СОМА заметно вы- (4.16) предвидеть на основании проделанных вычислений, подобная поправка окажется пренебрежимо малой в сравнении с полученной оценкой [20). С некоторым запасом можно считать, что полная мощность межсотовых помех Р«, «< 0,5К,Р, тогда как внутренние помехи ПМД, создаваемые К, — 1 собственными мобильными абонентами, характеризуются, как и ранее, мощностью Ргд„= (К, — 1)Р. Теперь предельное отношение сигнал — помеха (4.10) можно модифицировать с учетом как внутренних, так и внешних ПМД ~~~~76 Глава 4.
Многопользовательская среда игрывает в абонентской емкости соты в сравнении с более традиционными ортогонзльными схемами множественного доступа на основе РОМА и ТОМА. Пример 4.1. Предположим, что для органиэации множественного доступа в полосе 5МГЦ, типичной для ЗС систем, используется г ОМА.
Тогда при БФМ передаче кодированной речи со скоростью 19,2 кбит/с потенциально можно обслужить К, = И'~/711 = 37 пользователей ва соту. В то же время, из (4.17) следует, что альтернатива асинхронного варианта СОМА значительно более эффективна в смысле утилизации ресурса, позволяя приблизить абонентскую емкость соты к К, = 32И'/45В+ 2/3 185. Оценки (4.16) и (4.17) можно заподозрить в излишней оптимистичности, поскольку они получены в пренебрежении тепловым шумом.
В реальной практике ими можно руководствоваться только тогда, когда мощности принятых абонентских сигналов достаточно велики для подавляющего преобладания суммарной ПМД над АБГШ. С другой стороны, проектировщик чаще заинтересован в минимизации излучаемой мощности, стремясь, например, продлить срок службы батарей мобильного терминала или улучшить ЭМС. Прибавив спектральную плотность мощности АБГП1 к знаменателю в (4.15) и снова учтя фактор речевой активности, легко показать, что при отношении сигнал — шум (без ПМД) по мощности дг и необходимом отношении сигнал — (шум+помеха) 9~~, выражение (4.16) заменяется на (4.18) Если, например, полная мощность ПМД должна иметь тот же уровень, что и мощность шума в полосе сигнала, то дг = 2д~г, и Ке( + —, 16И'У 2 (4.19) 9д~г 3' что составляет примерно половину от числа пользователей на соту, вы- численного по предельному отношению сигнал — помеха (см.
(4.16)). Для того же, что и ранее, условного значения д~ в 7 дБ К,< + —. 45 3 (4.20) Хотя с уменьшением мощности сигнала число пользователей на соту упало вдвое, оно, тем не менее, примерно в два с половиной раза превы- шает аналогичный показатель для г ОМА и ТОМА. Интересной чертой систем с асинхронным кодовым разделением, иногда причисляемой к достоинствам, является «мягкий» характер отказов в об- служивании.
Во всех реальных многопользовательских системах физиче- ские каналы (поднесущие частоты в РОМА, временные слоты в ТОМА » д 1»»« или сигнатуры в СОМА) не закрепляются за потребителями раз и навсегда. Вместо этого сеть сама управляет совокупностью каналов трафика и выделяет пользователю один из них только тогда, когда от него поступит заявка на соединение. Разумеется, при этом приходится резервировать часть системного ресурса для организации запросного канала. В системах с РОМА или ТРМА число физических каналов жестко фиксировано и время от времени может произойти отказ в обслуживании, т.е.
игнорирование сетью пользовательского запроса по причине занятости всех каналов трафика. Вероятность блокировки, равная 2 %, часто полагается допустимой, и исходя из нее рассчитывается необходимое число каналов. Время от времени профиль распределения абонентов в зоне покрытия сети может изменяться настолько серьезно, что в некоторых сотах отказы в обслуживании становятся недопустимо частыми. В подобных обстоятельствах оператор нередко вынужден идти на реконфигурацию сети и, как следствие, частотную перепланировку, затрагивающую все соты.
Иные сценарии характерны для сетей СОМА. Во-первых, если число уже активных абонентов равно условно-номинальному, определяемому (4.16) или (4.20), вновь поступившую заявку, тем не менее, можно удовлетворить, присвоив входящему пользователю сигнатуру, отличную от уже занятых.
Это приведет к некоторому (обычно небольшому) уменьшению отношения сигнал — 1шум+помеха), и, следовательно, качества обслуживания всех активных пользователей. Таким образом, вместо прямого отказа происходит «мягкая блокировка». Во-вторых, если с течением времени трафик в некотором районе драматически возрастает, оператор может ввести в действие дополнительную базовую станцию в «горячей зоне» без нужды в частотной перепланировке или иных радикальных шагах, затрагивающих все ячейки сети. Материалы главы дают основание резюмировать, что широкополосная философия является гибким и эффективным средством в реализации множественного доступа, а сотовые сети связи дают весьма благодатную почву для наиболее убедительного проявления преимуществ С11МА.
Задачи 4.1. Цифровая система передачи данных с РРМА должна обслуживать не менее 100 пользователей. Оцените минимальную общую полосу, занимаемую системой, если необходимая скорость передачи данных составляет 20 кбит/с на одного абонента, а способ модуляции — БФМ. Как изменится значение полосы, если БФМ заменить на ФМ-4? Ответьте на те же вопросы, если вместо ГРМА используется ТРМА. ~~«« Глава 4.
Мнозопользовательская среда 4.2. 4.4. 4.8. И)МА система с ФМ-4 предназначена для обмена цифровой информацией между летательными аппаратами и работает в диапазоне 3 ГГц. Максимальная скорость объекта — 1800 км/ч, стабильность опорного генератора -- 2 10 ~, звлцитный интервал, обусловленный неидеальной избирательностью фильтра, — 1 кГц. Определите максимальное число пользователей, которое может обслужить система при полосе 2,32 МГц и скорости передачи данных пользователем — 20 кбит/с. Цифровая многопользовательская система с ТРМА должна обслуживать не менее 100 абонентов.
В системе используется модуляция ФМ-8. Определите минимальную полосу, занимаемую системой, если требуемая скорость передачи на одного пользователя составляет 20 кбит/с. Индивидуальному частотному субканзлу с БФМ линии «вверх» цифровой ТРМА сотовой системы отведена полоса в 200 кГц. Временной интервал между последовательными пакетами данных произвольного пользователя должен составлять не более 5 мс, скорость передачи данных потребителем — — около 20 кбит/с, максимальный радиус соты — - 30 км. Определите максимальное число ТРМА каналов, содержащихся в одном частотном субканале. В синхронной СРМА-системе должно быть организовано 128 физических каналов. Передача данных осуществляется с помощью ФМ-8 при скорости на одного пользователя 20 кбит/с.
Оцените минимально необходимую полосу, занимаемую системой. Синхронная СРМА-система имеет 50 физических каналов с модуляцией ФМ-16. Скорость передачи на одного пользователя 20 кбит/с. Общая полоса, занимаемая системой, равна 500 кГц. Какова величина выигрыша от обработки в системе? Свободна ли система от помех множественного доступа? Что произойдет при уменьшении полосы в 4 рэпа? В пределах одной ячейки сотовой СРМА-сети находятся два абонента на расстояниях 500 м и 5 км от базовой станции. Мобильный абонент, находящийся на большем расстоянии, излучает сигнал мощностью 100 мВт. Определите мощность, излучаемую более близким пользователем, в предположении эффективной работы петли контроля мощности и экспоненты затухания е = 4.
В канале «вверх«сотового телефона стандарта с«1шаОпе используется асинхронный вариант СРМА. Передача данных осуществляется посредством ортогональных сигналов, кодирующих шестибитовые блоки, со скоростью 28,8 кбит/с. Полоса сигнала может быть принята равной 1,25 МГц. Каким будет число пользователей на соту, если минимально требуемое отношение сигнал — (шум+помеха) составляет 7 дБ, фактор речевой активности равен 3/8, внешняя ПМД добавляет к внутренней 50 %, а тепловой шум пренебрежимо мал.
Что изменится, если отношение сигнал— шум только для теплового шума составляет 9 дБ? Оцените число необходимых сот в условиях предыдущей задачи (без пренебрежения АБГШ) для обслуживания 50 000 абонентов, если вероятность 3 д йддддд д79) активного состояния абонента составляет 0,02. Сравните результат с ана- логичным для случая построения канала на базе гддМА. Как изменится потенциальное число пользователей, если в условиях зада- чи 4.8 ортогональную шестибитовую передачу заменить БФМ, оставив полосу и скорость прежними? Основываясь на модели Окамуры-Хаты и в пренебрежении тепловым шумом покажите, что асинхронный вариант СОМА неприменим в канале «вверхд типичной системы с макросотами без эффективной регулировки мощности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
