Дипломная работа на тему "Технология размещения базовых станций связи стандарта DCS-1800"

ГлавнаяКоммуникации и связь → Технология размещения базовых станций связи стандарта DCS-1800




Не нашли то, что вам нужно?
Посмотрите вашу тему в базе готовых дипломных и курсовых работ:

(Результаты откроются в новом окне)

Текст дипломной работы "Технология размещения базовых станций связи стандарта DCS-1800":


Введение

Среди современных систем мобильной радиосвязи наиболее стремительно развиваются системы сотовой радиотелефонной связи. Их внедрение позволило решить проблему экономического использования выделенной полосы радиочастот путем передачи сообщений на одних и тех же частотах и увеличить пропускную способность телекоммуникационных сетей. Эти системы построены в соответствии с сотовым принципом разделения частот по территории обслуживания и предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа абонентов с выходом в ТфОП.

Использование современных информационных технологий позволяет обеспечить абонентам таких сетей высокое качество речевых сообщений, надежность и конфиденциальность связи, защиту от несанкционированного доступа в сеть и еще очень широкий набор иных услуг. В настоящее время в сфере радиосвязи с подвижными объектами широко используются как аналоговые (NMT-450, NMT-900, AMPS и др.), так и цифровые стандарты (GSM-900, GSM-1800, GSM-1900, D-AMPS, и др.). Наиболее успешно развиваются мобильные технологии, связанные со стандартом GSM. По отношению к другим цифровым стандартам сотовых систем подвижной связи GSM обеспечивают лучшие энергетические и качественные характеристики связи, самые высокие характеристики безопасности и конфиденциальности связи. Стандарт GSM, кроме того, предоставляет ряд услуг связи, которые не реализованы в других стандартах сотовой связи.

Целью данного дипломного проекта является проектирование фрагмента сотовой системы связи стандарта DCS-1800 оператора «Астелит» и оценка электромагнитной совместимости данной системы.

1. Современные стандарты сотовых сетей связи

1.1 Описание и основные характеристики стандарта GSM

Использование в странах Западной Европы целого ряда аналоговых стандартов сотовой связи, не совместимых друг с другом и имеющих значительные недостатки в сравнении с цифровыми стандартами, привело к необходимости разработки единого общеевропейского цифрового стандарта сотовой связи GSM-900. Он обеспечивает высокое качество и конфиденциальность связи, позволяет предоставить абонентам большой набор услуг. Стандарт допускает возможность организации автоматического роуминга. По состоянию на июль 1999 г. доля абонентов стандарта GSM-900 составляла: в мире примерно 43%, в Западной Европе более 85%.

Стандарт GSM известен также под названиями DCS (Digital Cellular System) или PCN (Personal Communications Network), а также модификация стандарта GSM-900 для диапазона 1800 МГц: стандарт GSM-1800. Стандарт GSM включает в себя наиболее полный набор услуг по сравнению с другими.

Сотовые сети стандарта GSM изначально проектируются как сети большой емкости, рассчитанные на массового потребителя и предназначенные для предоставления широкого набора услуг абонентам при пользовании связью как внутри зданий, так и на улице, в том числе при передвижении на автомобиле [1–3].

В стандарте GSM используется TDMA, что позволяет на одной несущей частоте разместить одновременно 8 речевых каналов. В качестве речепреобразующего устройства используется речевой кодек RPE-LTP с регулярным импульсным возбуждением и скоростью преобразования речи 13 кбит/с.

Для защиты от ошибок, возникающих в радиоканалах, применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения MS достигается медленным переключением рабочих частот в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду [2, 3].

Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванными многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс. Система синхронизации оборудования рассчитана на компенсацию абсолютного времени задержки сигналов до 233 мкс. Это соответствует максимальной дальности связи 35 км (максимальный радиус соты).

Для модуляции радиосигнала применяется спектрально-эффективная гуссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK). Обработка речи в данном стандарте осуществляется в рамках системы прерывистой передачи речи DTX (Discontinuous Transmission).

В стандарте GSM достигается высокая степень безопасности передачи сообщений; осуществляется шифрование сообщений по алгоритму шифрования с открытым ключом (RSA).

В целом, система связи, действующая в стандарте GSM рассчитана на ее использование в различных сферах. Она предоставляет пользователям широкий диапазон услуг и возможность применять разнообразное оборудование для передачи речевых сообщений и данных, вызывных и аварийных сигналов; подключаться к телефонным сетям общего пользования (PSTN), сетям передачи данных (PDN) и цифровым сетям с интеграцией служб (ISDN).

Ниже приведены основные характеристики стандарта GSM [4, 5]:

-  частота передачи MS и приема BTS, МГц 890–915;

-  частота приема MS и передачи BTS, МГц 935–960;

-  дуплексный разнос частот приема и передачи, МГц 45;

-  скорость передачи сообщений в радиоканале, кбит/c 270,833;

-  скорость преобразования речевого кодека, кбит/c 13;

-  ширина полосы канала связи, кГц 200;

-  максимальное количество каналов связи 124;

Заказать написание дипломной - rosdiplomnaya.com

Уникальный банк готовых защищённых на хорошо и отлично дипломных работ предлагает вам написать любые проекты по необходимой вам теме. Безупречное выполнение дипломных работ по индивидуальным требованиям в Омске и в других городах РФ.

-  вид модуляции GMSK;

-  индекс модуляции BT=0,3;

-  ширина полосы пропускания предмодуляционного

гаусовского фильтра, кГц 81,2;

-  количество скачков по частоте в секунду 217;

-  максимальный радиус соты, км до 35;

-  схема организации каналов комбинированная TDMA/FDMA;

-  требуемое отношение несущая / интерференция 9 дБ.

Оборудование сетей GSM включает в себя подвижные (радиотелефоны) и базовые станции, цифровые коммутаторы, центр управления и обслуживания, различные дополнительные системы и устройства. Функциональное сопряжение элементов системы осуществляется с помощью ряда интерфейсов. На структурной схеме (рисунок 1.1) показано функциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM [5].

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 1.1 – Структурная схема сети стандарта GSM

MS состоят из оборудования, которое предназначено для организации доступа абонентов GSM к существующим сетям связи. В рамках стандарта GSM приняты пять классов MS: от модели 1-го класса с выходной мощностью до 20 Вт, устанавливаемой на транспортных средствах, до модели 5-го класса с максимальной выходной мощностью до 0,8 Вт (таблица 1.1). При передаче сообщений предусматривается адаптивная регулировка мощности передатчика, обеспечивающая требуемое качество связи. MS и BTS независимы друг от друга.

Таблица 1.1 – Классификация подвижных станций стандарта GSM

--------------------------------------------------
Класс модели |

Максимальная мощность

передатчика, Вт

| Допустимые отклонения, дБ |
---------------------------------------------------------
1 | 20,0 | 1,5 |
---------------------------------------------------------
2 | 8,0 | 1,5 |
---------------------------------------------------------
3 | 5,0 | 1,5 |
---------------------------------------------------------
4 | 2,0 | 1,5 |
---------------------------------------------------------
5 | 0,8 | 1,5 |
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------

Каждая MS имеет свой МИН – международный идентификационный номер (IMSI), записанный в ее памяти. Каждой MS присваивается еще один МИН – IMEI, который используется для исключения доступа к сетям GSM с помощью похищенной станции или станции, не обладающей такими полномочиями.

Оборудование BSS состоит из контроллера базовых станций BSC и собственно приемопередающих базовых станций BTS [3–6]. Один контроллер может управлять нескольким станциями. Он выполняет следующие функции: управление распределением радиоканалов; контроль соединения и регулировка их очередности; обеспечение режима работы с «прыгающей» частотой, модуляция и демодуляция сигналов, кодирование и декодирование сообщений, кодирование речи, адаптацию скорости передачи речи, данных и сигналов вызова; управление очередностью передачи сообщений персонального вызова.

Транскодер ТСЕ обеспечивает преобразование выходных сигналов канала передачи речи и данных MSC (64 кбит/с) к виду, соответствующему рекомендациям GSM по радиоинтерфейсу (13 кбит/с). Транскодер обычно располагается вместе с MSC.

Оборудование подсистемы коммутации SSS состоит из ЦК подвижной связи MSC, регистра положения HLR, регистра перемещения VLR, центра аутентификации AUC и регистра идентификации оборудования EIR.

MSC обслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений MS. Он представляет собой интерфейс между сетью подвижной связи и фиксированными сетями, такими как PSTN, PDN, ISDN, и обеспечивает маршрутизацию вызовов и функцию управления вызовами. Кроме этого, MSC выполняет функции коммутации радиоканалов, к которым относятся эстафетная передача, обеспечивающая непрерывность связи при перемещении MS из соты в соту, и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностей. Каждый MSC обслуживает абонентов, расположенных в пределах определенной географической зоны. MSC управляет процедурами установления вызова и маршрутизации. Для PSTN он обеспечивает функции системы сигнализации SS №7, передачи вызова или другие виды интерфейсов. Также MSC формирует данные для тарификации разговоров, составляет статистические данные, поддерживает процедуры безопасности при доступе к радиоканалу [5–7].

MSC также управляет и процедурами регистрации местоположения и передачи управления в подсистеме базовых станций (BSC). Процедура передачи вызова в сотах, управляемых одним BSC, осуществляется этим BSC. Если передача вызова осуществляется между двумя сетями, управляемыми разными BSC, то первичное управление осуществляется в MSC. Также в стандарте GSM предусмотрена процедура передачи вызова между контроллерами (сетями), относящимися к разным MSC.

MSC осуществляет постоянное слежение за MS, используя регистры: HLR (регистр положения или домашний регистр) и VLR (перемещения или гостевой регистр).

В HLR хранится та часть информации о местоположении какой-либо MS, которая позволяет MSC доставить вызов. Этот регистр содержит МИН подвижного абонента (IMS1), который используется для опознавания MS в центре аутентификации (AUC), а также данные, необходимые для нормальной работы сети GSM.

Фактически HLR является справочной БД о постоянно зарегистрированных в сети абонентах. В ней содержатся опознавательные адреса и номера, а также параметры подлинности абонентов, состав услуг связи, информация о маршрутизации, данные о роуминге абонента (включая данные о временном идентификационном номере aбoнента и соответствующем VLR) [6].

К данным, находящимся в HLR, имеют доступ все MSC и VLR сети. Если в сети имеется несколько HLR, в БД содержится только одна запись об абоненте, поэтому каждый HLR представляет собой часть общей БД сети об абонентах. К HLR также могут получать доступ MSC и VLR, относящиеся к другим сетям, с целью обеспечения межсетевого роуминга.

Регистр перемещения (VLR) – это второе основное устройство, обеспечивающее контроль за передвижением MS из соты в соту. С его помощью достигается функционирование MS за пределами контролируемой регистром положения зоны. Когда в процессе перемещения MS переходит из зоны действия одного MSC в зону действия другого, то она регистрируется последним, т. е. в регистр перемещения заносится новая информация. VLR содержит такие же данные, как и HLR, но эти данные находятся в VLR только до тех пор, пока абонент находится в зоне, контролируемой VLR.

В сетях стандарта GSM соты группируются в географические зоны (LA), которым присваивается свой идентификационный номер LAC. Каждый VLR содержит данные об абонентах в нескольких LA. При перемещении абонента из одной зоны в другую, данные о его местоположении автоматически обновляются в VLR. Если старая и новая LA находятся в зоне действия различных VLR, то данные на старом VLR стираются после их копирования в новый VLR. Текущий адрес VLR абонента, содержащийся в HLR, также обновляется.

Также VLR обеспечивает присвоение номера «блуждающей» подвижной станции (MSRN). Когда абонент принимает входящий вызов, VLR выбирает его MSRN и передает на MSC, который осуществляет маршрутизацию этого вызова к BTS, в зоне действия которой находится абонент. Кроме того, VLR распределяет номера передачи управления при передаче соединений от одного MSC к другому, управляет распределением новых TMSI и передает их в HLR, управляет процедурами установления подлинности во время обработки вызова. В целом VLR представляет собой локальную БД об абоненте для той зоны, где он находится, что позволяет исключить постоянные запросы в HLR и сократить время на обслуживание вызовов.

Для исключения несанкционированного использования ресурсов ССС в нее введены механизмы аутентификации. Центр аутентификации (AUC) состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации. С его помощью проверяются полномочия абонента и осуществляется его доступ к сети. AUC принимает решения о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи шифрования на основе БД, находящейся в регистре идентификации оборудования (EIR).

Каждый подвижный абонент на время пользования ССС получает стандартный модуль подлинности абонента (SIM-карту), который содержит: IMSI, свой индивидуальный ключ аутентификации (Ki), алгоритм аутентификации (A3). С помощью информации, записанной в SIM-карте, в результате обмена данными между MS и сетью, осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети.

Регистр идентификации оборудования EIR содержит централизованную БД для подтверждения подлинности МИН оборудования подвижной станции (IMEI). Если сеть имеет несколько EIR, то каждый EIR управляет определенными группами номеров MS [5–7].

Центр управления и обслуживания (ОМС) обеспечивает управление элементами сети и качеством ее работы. В функции ОМС входит: регистрация и обработка аварийных сигналов, устранение неисправностей (автоматически или посредством обслуживающего персонала), проверка состояния оборудования сети и прохождения вызова MS, управление трафиком, сбор статистических данных, управление MS и BTS и др.

Центр управления сетью (NMC) обеспечивает техническое обслуживание и эксплуатацию на уровне всей сети, поддерживаемой центрами ОМС (которые обеспечивают управление региональными сетями). В функции NMC входит: управление трафиком в пределах всей сети GSM, диспетчерское управление сетью в аварийных ситуациях (выход из строя или перегрузка узлов), контроль состояния устройств автоматического управления в оборудовании сети, отображение состояния всей сети на дисплее операторов, управление маршрутами сигнализации и соединениями между узлами, контроль соединений между GSM и PSTN и др.

В системах стандарта GSM имеются интерфейсы трех видов: для соединения с внешними сетями; между различным оборудованием сетей GSM; между сетью GSM и внешним оборудованием. Они полностью соответствуют требованиям рекомендаций ETSI/GSM 03.02.

1.2 Описание сотового стандарта CDMA

1.2.1 Основные принципы CDMA

Для преодоления некоторых недостатков, распространенных в стандарте GSM, компаниям-производителям пришлось обратиться к принципиально другим цифровым системам, выполненным по технологии многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР) или, как его называют во всем мире, CDMA (Code Division Multiple Access), которые используют шумоподобные сигналы с расширенным спектром.

Технология мультидоступа с кодовым разделением каналов, в основе которой лежит ортогональное разделение сигналов, известна давно.

Сам принцип CDMA заключается в расширении спектра исходного информационного сигнала (в нашем случае речевого), которое может производиться двумя различными методами, которые называются следующим образом: «скачки по частоте» и «прямая последовательность».

Так называемые «скачки по частоте» (или FH – Frequency Hopping) реализуются следующим образом: несущая частота в передатчике постоянно меняет свое значение в некоторых заданных пределах по псевдослучайному закону (коду), индивидуальному для каждого разговорного канала, через сравнительно небольшие интервалы времени. Приемник системы ведет себя аналогично, изменяя частоту гетеродина по точно такому же алгоритму, обеспечивая выделение и дальнейшую обработку только нужного канала. С помощью FH сейчас производятся попытки улучшения технических характеристик узкополосных цифровых систем сотовой связи, в частности, GSM.

Второй метод «прямой последовательности» (или DS – Direct Sequence), который основан на использовании шумоподобных сигналах и применяется в большинстве работающих и перспективных системах CDMA. Он предусматривает модуляцию информационного сигнала каждого абонента единственным и уникальным в своем роде псевдослучайным шумоподобным сигналом (он-то и является в данном случае кодом), который и расширяет спектр исходного информационного сигнала. Тут сразу следует отметить, что число вариантов таких кодов достигает нескольких миллиардов, что позволило бы создать персональную связь в масштабах нашей планеты. В результате проведения описываемого процесса узкополосный информационный сигнал каждого пользователя расширяется во всю ширину частотного спектра, выделенного для пользователей сети (база сигнала при этом становится много больше 1). В приемнике сигнал восстанавливается с помощью идентичного кода, в результате чего восстанавливается исходный информационный сигнал. В то же самое время сигналы остальных пользователей для данного приемника продолжают оставаться расширенными и воспринимаются им лишь как белый шум, который является наиболее мягкой помехой, в наименьшей степени мешающей нормальной работе приемника [3, 4].

1.2.2 Отличия CDMA от других стандартов

В системах с частотным разделением каналов (как в FDMA, так и в TDMA) существует проблема так называемого «многократного использования» (reuse) частотных каналов. Чтобы не мешать друг другу, соседние базовые станции должны использовать разные каналы. Таким образом, если у БС 6 соседей (наиболее часто рассматриваемый случай, при этом зону каждой БС можно представить как шестиугольник, а всё вместе выглядит как пчелиные соты), то количество каналов, которые может использовать эта БС в семь раз меньше чем общее количество каналов в отведённом для сети диапазоне. Это приводит к уменьшению ёмкости сети и необходимости увеличивать плотность установки БС в густонаселённых районах. Для CDMA такой проблемы вообще нет. Все БС работают на одном и том же канале. Таким образом, частотный ресурс используется более полно. Ёмкость CDMA сети обычно в несколько раз выше, чем TDMA, и на порядок выше чем FDMA сетей.

CDMA это практически полностью цифровой стандарт. Обычно все преобразования информационного сигнала происходят в цифровой форме, и только радиочасть аппарата является аналоговой, причём гораздо более простой, чем для других групп стандартов. Это позволяет практически весь телефон выполнить в виде одной микросхемы с большой степенью интеграции, тем самым значительно снизив стоимость телефона.

Из минусов можно отметить необходимость использования достаточно широкой и неразрывной полосы, что не всегда возможно в современной обстановке дефицита частотного ресурса и большую сложность реализации данной технологии в «железе» [3–6].

Достоинствами CDMA являются:

– более высокое качество связи по сравнению с другими стандартами связи;

– более высокая скорость передачи данных и соответственно более широкие возможности использования CDMA терминалов;

– меньшее энергопотребление терминалов что продляет срок работы без подзарядки;

– большая емкость сети (более полное использование частотного ресурса);

– стандарт CDMA (IS-95) более приспособлен к переходу к третьему поколению.

1.2.3 Технология мультидоступа

При частотном разделении спектр передачи разделяется на участки, выделяемые для различных пользователей. Только этот метод может быть использован при аналоговой связи. На этом методе основаны все аналоговые стандарты сотовой связи: NMT, AMPS, TACS и др. Недостатки таких систем сейчас очевидны: плохая помехозащищенность и связанное с ней невысокое качество передачи речи, неэффективное использование дефицитного радиоспектра, отсутствие защиты от прослушивания и т. д. Следует также сказать, что пик своего развития аналоговые системы прошли в 1993 году, после которого наблюдается устойчивое снижение числа их абонентов. Самым же распространенным аналоговым стандартом в мире был и пока остается AMPS. Два других метода используются при цифровой технологии и, как правило, в комбинации с частотным разделением. В случае мультидоступа с временным разделением каналов многочисленные абоненты передают свои сообщения на одной и той же радиочастоте, но в разное время, что позволяет увеличить объем речевого трафика и получить ряд других преимуществ, характерных для цифровых систем связи. На этом методе основаны такие узкополосные цифровые стандарты сотовой связи, как GSM и его разновидность DCS, а также D-AMPS, который стал логическим продолжением стандарта AMPS.

1.2.4 Общая характеристика и принципы функционирования

Так же и в стандарте CDMA передаваемая в эфире информация от базовой станции к мобильной или наоборот попадает ко всем абонентам сети, но каждый абонент понимает только ту информацию, которая предназначена для него, т. е. русский понимает только русского, немец только немца, а остальная информация отсеивается. Язык общения в данный момент является кодом. В CDMA это организовано за счет применения кодирования передаваемых данных, если точнее, то за это отвечает блок умножения на функцию Уолша [4].

В отличие от стандарта GSM, который использует TDMA (Time Division Multiple Access – многостанционный доступ с кодовым разделением канала, т. е. несколько абонентом могут разговаривать на одной и той же частоте, как и в CDMA, но в отличие от CDMA, в разное время), стандарт IS-95 диапазон частот использует более экономично.

CDMA называют широкополосной системой и сигналы идущие в эфире шумоподобными. Широкополосная – потому, что занимает широкую полосу частот. Шумоподобные сигналы – потому, что когда в эфире на одной частоте, в одно и то же время работают несколько абонентов, сигналы накладываются друг на друга (можно представить шум в ресторане, когда все одновременно говорят). Помехоустойчивая – потому, что при возникновении в широкой полосе частот (1,23 МГц) сигнала-помехи, узкого диапазона (<150 кГц), сигнал примется почти неискаженный. За счет помехоустойчивого кодирования потерянные данные система восстановит. На рисунке 1.2 показан полезный сигнал и помеха (СЗС – селективная помеха) [4].

А в стандарте GSM такое не получится. Из-за того, что GSM изначально сам узкополосный. Ширина полосы, которая используется, равна 200 кГц.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 1.2 – Полезный сигнал и помеха СDMA

Система CDMA фирмы Qualcom рассчитана на работу в диапазоне частот 800 МГц. Система CDMA построена по методу прямого расширения спектра частот на основе использования 64 видов последовательностей, сформированных по закону функций Уолша. Для передачи речевых сообщений выбрано речепреобразующее устройство с алгоритмом CELP со скоростью преобразования 8000 бит/с (9600 бит/с в канале). Возможны режимы работы на скоростях 4800, 2400, 1200 бит/с.

В каналах системы CDMA применяется сверточное кодирование со скоростью (в каналах от базовой станции) и 1/3 (в каналах от подвижной станции), декодер Витерби с мягким решением, перемежение передаваемых сообщений. Общая полоса канала связи составляет 1,25 МГц.

В стандарте используется раздельная обработка отраженных сигналов, приходящих с разными задержками, и последующее их весовое сложение, что значительно снижает отрицательное влияние эффекта многолучевости. При раздельной обработке лучей в каждом канале приема на базовой используется 4 параллельно работающих коррелятора, а на подвижной станции 3 коррелятора. Наличие параллельно работающих корреляторов позволяет осуществить мягкий режим «эстафетной передачи» при переходе из соты в соту [6–8].

Основные характеристики стандарта приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Основные характеристики стандарта

--------------------------------------------------
Характеристика | Значение |
---------------------------------------------------------
Диапазон частот передачи MS | 824,040–848,860 МГц |
---------------------------------------------------------
Диапазон частот передачи BTS | 869,040–893,970 МГц |
---------------------------------------------------------
Относительная нестабильность несущей частоты BTS |

± 5*10-8

|
---------------------------------------------------------
Относительная нестабильность несущей частоты MS |

± 2,5*10-6

|
---------------------------------------------------------
Вид модуляции несущей частоты | QPSK(BTS), O-QPSK(MS) |
---------------------------------------------------------

Ширина спектра излучаемого cигнала:

– по уровню минус 3 дБ

- по уровню минус 40 дБ

|

1,25МГц;

1,50 МГц

|
---------------------------------------------------------
Тактовая частота ПСП М-функции | 1,2288 МГц |
---------------------------------------------------------
Количество каналов BTS на 1 несущей частоте |

1  пилот-канал;

1  канал синхронизации;

7 каналов персонального вызова;

55 каналов связи

|
---------------------------------------------------------
Количество каналов MS |

1  канал доступа;

1 канал связи

|
---------------------------------------------------------

Скорость передачи данных:

– в канале синхронизации

– в канале перс. вызова и доступа

– в каналах связи

|

1200 бит/с;

9600, 4800 бит/с;

9600, 4800, 2400, 1200 бит/с

|
---------------------------------------------------------
Кодирование в каналах передачи BTS |

Сверточный код R=1/2, К=9

|
---------------------------------------------------------
Кодирование в каналах передачи MS |

Сверточный код R=1/3, K=9

|
---------------------------------------------------------

Требуемое для приема отношение энергии бита

информации

| 6–7 дБ |
---------------------------------------------------------
Максимальная эффективная излучаемая мощность BTS | 50 Вт |
---------------------------------------------------------
Максимально эффективная излучаемая мощность MS | 6,3–10 Вт |
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------

Мягкий режим «эстафетной передачи» происходит за счет управления подвижной станцией двумя или более базовыми станциями. Транскодер, входящий в состав основного оборудования, проводит оценку качества приема сигналов от двух базовых станций последовательно кадр за кадром. Процесс выбора лучшего кадра приводит к тому, что результирующий сигнал может быть сформирован в процессе непрерывной коммутации и последующего «склеивания» кадров, принимаемых разными базовыми станциями, участвующими в «эстафетной передаче».

Протоколы установления связи в CDMA, так же как в стандартах AMPS основаны на использовании логических каналов.

1.3 Обзор стандартов мобильных сетей третьего поколения (3G)

1.3.1 Основные возможности мобильных сетей третьего поколения

Термин 3G, принятый мировым сообществом для обобщенного обозначения следующего поколения мобильных сетей и их возможностей. Таких как, повышенная ёмкость и функциональность, обеспечивающая новейшие услуги и приложения, включающие мультимедиа. Сети третьего поколения (3G) отличаются от сетей второго поколения (2G), таких как например GSM и переходного поколения (2.5G), таких как например GPRS – гораздо большей скоростью передачи данных, а также более широким набором и высоким качеством предоставляемых услуг.

1.3.2 Семейство систем IMT-2000

(International Mobile Telecommunications – 2000) это рекомендации, разработанные Международным Институтом Электросвязи (ITU), касающиеся вопросов использования частотного спектра и технических особенностей для всего семейства стандартов третьего поколения. Рекомендации описывают пути эволюции существующих в мире стандартов второго поколения в стандарты третьего поколения.

Согласно рекомендациям ITU определено пять стандартов мобильной связи третьего поколения. Вместе эти пять стандартов образуют IFS (IMT-2000 Family of Systems) – семейство систем IMT-2000 (рисунок 1.3) [8].

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 1.3 – Семейство систем IMT-2000

С учётом специфики существующих в мире на сегодняшний день сетей сотовой связи были разработаны варианты миграции этих сетей в сети третьего поколения, показанные на рисунке 1.4.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок 1.4 – Миграция стандартов сотовой связи в сети третьего поколения

IMT-2000 обеспечивает [15–8]:

-  высокую скорость передачи данных как внутри помещений, так и на открытой местности;

-  симметричную и асимметричную передачу данных;

-  поддержку канальной и пакетной коммутации для обеспечения таких сервисов, как Internet Protocol (IP) и Real Time Video;

-  высокое качество голоса, не уступающее качеству голоса при передаче по проводной линии;

-  большую компактность спектра и более эффективное его использование;

-  возможность глобального роуминга.

Программа IMT-2000 базируется на ряде признаков, определяющих принципы построения систем третьего поколения и их архитектуру. Уже на первом этапе развертывания они должны обеспечивать определенные значения скорости передачи для различных степеней мобильности абонента (т. е. разных скоростей его движения) в зависимости от величины зоны покрытия:

-  до 2,048 Мбит/с при низкой мобильности (скорость менее 3 км/ч) и локальной зоне покрытия;

-  до 144 кбит/с при высокой мобильности (до 120 км/ч) и широкой зоне покрытия;

-  до 64 (144) кбит/с при глобальном покрытии (спутниковая связь).

Что же касается набора услуг, то он фактически приближается к предоставляемому в сетях фиксированной связи. Это и высокоскоростной доступ в Internet, и мультимедиа. Очевидно, что достижение таких высоких скоростей при ограниченном частотном ресурсе и работе в каналах с замираниями потребует разработки принципиально новых подходов к построению радиоинтерфейса.

Архитектура систем будущего включает два основных элемента: cетевую инфраструктуру (Access Network) и магистральные базовые сети (Core Network). Такая структура обеспечивает возможность наращивания инфраструктуры путем последовательной модификации ее составных элементов, но чтобы гарантировать работу сетей в долгосрочной перспективе, необходимо помнить об абонентской части архитектуры – терминалах, которые за счет изменяемой конфигурации должны удовлетворять требованиям многих стандартов.

В борьбе за лидерство при принятии мировых стандартов третьего поколения образовались два лагеря, оформившиеся в виде двух партнерских объединений: 3GPP и 3GPP2.

В первое объединение – 3GPP – входят ETSI (Европа), ARIB (Япония), Комитет T1 (США), а также три региональных органа стандартизации от Азиатско-Тихоокеанского региона – CWTS (Китай), TTA (Корея) и TTC (Япония). Важно отметить, что совместные позиции ETSI и ARIB должны упрочиться с внедрением экспериментальных сетей на базе WCDMA, активно разрабатываемых с участием компаний DoCoMo, Ericsson и Nokia.

Основной вклад партнерства 3GPP в программу IMT-2000 – гармонизация пяти проектов: UTRA FDD (ETSI), WCDMA (ARIB), WCDMA NA (T1P1, США), WIMS (TR-46.1, США) и CDMA II (TTA). Его участники намерены предложить два варианта радиоинтерфейса. Первый – IMT-DS (IMT-2000 Direct Spread) – построен на базе проектов WCDMA (UTRA FDD) с прямым расширением спектра (DS-CDMA) и частотным дуплексным разносом (FDD), ориентированным на использование в парных полосах частот.

Другой тип радиоинтерфейса – IMT-TC (IMT-2000 Time-Code), представленный этим объединением в МСЭ, основан на кодово-временном разделении каналов TDMA/CDMA с временным дуплексным разносом (TDD) и предназначен для организации связи в непарных полосах частот. IMT-TC фактически представляет собой чисто формальное объединение двух различных технических решений – европейского предложения UTRA TDD и китайского TD-SCDMA.

1.3.3 Стандарт третьего поколения IMT-MC (IMT-2000 Multi Carrier)

IMT-MC иногда упоминается как MC-CDMA или CDMA2000 1X или CDMA 1xRTT.

IMT-MC это стандарт 3-го поколения, в который могут мигрировать существующие сети первого и второго поколений, использующие технологию кодового разделения доступа – CDMA, а так же сети первого поколения, использующие технологию частотного разделения доступа – FDMA и спецефические сети второго поколения – PDC, получившие широкое распространение в Японии. К этим сетям относятся: IS-95A, он же CDMAOne; IS-95B; IS-2000; NMT; PDC.

IMT-MC является стандартом с гибридным методом доступа, который позволяет повысить спектральную эффективность и помехозащищенность радиосистемы.

IMT-MC – по сути представляет собой модификацию многочастотной системы cdma2000, в которой обеспечивается обратная совместимость с оборудованием стандарта CDMAOne (IS-95). Увеличение пропускной способности реализуется за счет одновременной передачи сигналов на нескольких несущих с частотным дуплексным разносом, предполагается работа в непарных полосах частот [6, 7].

1.3.4 Стандарт 3-го поколения IMT-DC (IMT-2000 Direct Spread)

IMT-DC иногда упоминается как WCDMA (Wideband CDMA) или как UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)

IMT-DC – это стандарт 3-го поколения, в который могут мигрировать существующие сети переходного поколения 2.5G.

К этим сетям относятся:

– GSM-GPRS;

– GSM-EDGE, (могут упоминаться как E-GPRS).

Организация ETSI традиционно участвует в разработке систем сотовой связи для массового использования. На этот раз ее вкладом в создание систем 3-го поколения стала программа UMTS, базирующаяся на успешном опыте разработки и внедрения систем GSM и DECT.

В этой программе однозначно определено, что UMTS – это глобальная система, включающая как земные, так и спутниковые сети. Диапазон ее возможностей и областей применения необычайно широк. Она отличается от GSM и других систем 2-го поколения широким спектром услуг передачи речи с высоким качеством (сопоставимым с качеством при фиксированной связи) и мультимедиа при конкурентоспособных ценах на эти услуги. UMTS позволяет организовать полное взаимодействие с системами GSM и модификациями этого стандарта (GPRS и др.), что обеспечит сохранность инвестиций, сделанных в работающие сейчас сети.

В связи с тем, что стандартизация UMTS в настоящее время происходит только в области выбора частотного диапазона и структуры радиоинтерфейса, различные компании предлагают самостоятельные технические решения.

В рамках ETSI было рассмотрено пять базовых концепций радиодоступа для систем 3-го поколения: a-концепция (WB-CDMA), базирующаяся на FMA2 и предложениях ряда японских фирм, b-концепция (OFDMA), g-концепция (WB-CDMA), основанная на FMA1 без расширения спектра, d-концепция (WB-TD-CDMA) на основе FMA1 с использованием спектра расширения и j-концепция (ODMA) (таблица 1.3).

Таблица 1.3 – Основные характеристики радиодоступа систем на базе UMTS

--------------------------------------------------
Метод доступа | WB-CDMA (концепция a) | OFDMA (концепция b) | WB-TDMA (концепция g) |

WB-TD-CDMA

(концепция d)

|

ODMA

(концепция e)

|
---------------------------------------------------------
Разнос несущих | DS-CDMA | SFH-TDMA, OFDM | TDMA | TDMA/CDMA | CDMA/TDMA |
---------------------------------------------------------
Скорость в радиоканале | 4,4–5,2 МГц (шаг 200 кГц) | 100 кГц (24 несущие) | 1,6 МГц | 1,6 МГц | 1 и 4 МГц |
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------

Проведенное ETSI в начале 1998 г. голосование по выбору проекта среди стран Европы не позволило выявить абсолютного победителя. Установленный при голосовании порог принятия решений в 71% голосов ни одним из претендентов превышен не был. Но две технологии из пяти получили наибольшее признание: WB-CDMA для парных частотных полос и TD-CDMA для непарных полос. Они и легли в основу спецификации UTRA, представленной в МСЭ [7].

1.3.5 Различия между WCDMA (IMT-DC) и TD-CDMA (IMT-TC)

WCDMA продвигали в первую очередь Ericsson (все мы помним, какую сенсацию произвело летом прошлого года сообщение о том, что Ericsson уже несколько лет проводит изыскания в области CDMA) и Nokia. Вокруг TD-CDMA сложилось свое сообщество компаний, в состав которого входят такие гиганты, как Motorola, Siemens, Alcatel, Bosch, Italtel, Nortel и Sony. Технические аспекты технологий-фаворитов рассматриваются во врезках «Широкополосный CDMA» и «Радиоинтерфейс TD-CDMA».

Согласно процедурным правилам, принятым ETSI, для утверждения в качестве стандартной технология должна была набрать 71% голосов участников собрания. Преодолеть этот барьер не смогли ни WCDMA, ни TD-CDMA: первая получила чуть больше 61%, вторая – несколько меньше 39% голосов. Поэтому было принято компромиссное решение, согласно которому в UTRA технология WCDMA должна применяться для парных частотных полос (FDD, Frequency Division Duplex), а TD-CDMA – для непарных частотных полос (TDD – Time Division Duplex).

С точки зрения пользователя, это означает, что для связи с мобильными пользователями, перемещающимися вне зданий, будет использоваться WCDMA, а для фиксированных пользователей и для связи внутри зданий – TD-CDMA. Согласно требованиям стандарта UTRA, мобильные абонентские терминалы должны поддерживать оба режима, TDD и FDD.

Одним из важнейших положений, связанных со стандартом нового поколения, является недопустимость отказа от построенной в Европе развитой инфраструктуры сетей GSM. С этой точки зрения, технология TD-CDMA имеет определенные преимущества. Что же касается WCDMA, здесь, по-видимому, совместимость с GSM предполагается обеспечивать за счет использования комбинированных абонентских терминалов, поддерживающих обе технологии радиоинтерфейса; это может привести к удорожанию мобильных телефонов. Именно в том, чтобы не допустить подорожания абонентских устройств, состоит еще одно требование к UTRA и IMT-2000. Напротив, ставится задача стирания грани между мобильной и фиксированной телефонной связью; в перспективе, не должно быть никакой разницы между мобильным и домашним телефонами.

2. Анализ вопросов проектирования сотовой системы связи стандарта DCS-1800 оператора «Астелит»

2.1 Расчет величины дуплексного разноса между частотными каналами

Величина дуплексного разноса определяется соотношением [6]

...

Здесь опубликована для ознакомления часть дипломной работы "Технология размещения базовых станций связи стандарта DCS-1800". Эта работа найдена в открытых источниках Интернет. А это значит, что если попытаться её защитить, то она 100% не пройдёт проверку российских ВУЗов на плагиат и её не примет ваш руководитель дипломной работы!
Если у вас нет возможности самостоятельно написать дипломную - закажите её написание опытному автору»


Просмотров: 560

Другие дипломные работы по специальности "Коммуникации и связь":

«Реклама и связи с общественностью», «Маркетинг»

Смотреть работу >>

Ремонт системы управления видеокамер аналогового формата

Смотреть работу >>

Теория электрических цепей

Смотреть работу >>

Роботизированные комплексы (РТК) предназначенные для технологического процесса сборки

Смотреть работу >>

Моделирование и методы измерения параметров радиокомпонентов электронных схем

Смотреть работу >>