22473

ИНТЕРФЕЙСЫ, ТЕРМИНАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, СТРУКТУРА TDMA КАДРОВ И ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ В СТАНДАРТЕ GSM

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Цель работы Изучить интерфейсы структуру служб терминальное оборудование структуру TDMA кадров и формирование сигналов в стандарте GSM. Ознакомиться с внутренними интерфейсами используемыми для соединения между различным оборудованием сетей GSM. Ознакомиться со структурой служб и передачей данных в стандарте GSM.

Русский

2013-08-15

381.44 KB

11 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИНТЕРФЕЙСЫ, ТЕРМИНАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, СТРУКТУРА TDMA                        КАДРОВ И ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ В СТАНДАРТЕ GSM.

1. Цель работы

Изучить интерфейсы, структуру служб, терминальное оборудование, структуру TDMA кадров и формирование сигналов в стандарте GSM.

2. Задание

  1.  Ознакомиться с интерфейсами для соединения с внешними сетями.
  2.  Ознакомиться с внутренними интерфейсами, используемыми для соединения между различным оборудованием сетей GSM.
  3.  Ознакомиться с интерфейсами для соединения с внешним оборудованием.
  4.  Ознакомиться со структурой служб и передачей данных в стандарте GSM.
  5.  Ознакомиться с терминальным оборудованием и адаптерами подвижной станции.
  6.  Ознакомиться со структурой TDMA кадров.
  7.  Изучить формирование сигналов в стандарте GSM.
  8.  Составить отчет.

3. Краткая теория

При построении цифровых сотовых систем подвижной связи (ЦССПС) рассматриваются интерфейсы трех видов: для соединения с внешними сетями; между различным оборудованием сетей GSM; между сетью GSM и внешним оборудованием. Все интерфейсы полностью соответствуют требованиям рекомендаций ETSI/GSM 03.02.

Интерфейсы с внешними сетями.

Соединение с PSTN.

Соединение с телефонной сетью общего пользования осуществляется MSС по линии связи 2 Мбит/с в соответствии с системой сигнализации SS № 7. Электрические характеристики 2 Мбит/с – интерфейса соответствуют рекомендациям МККТТ G. 703.

Соединения с ISDN.

Для соединения с создаваемыми сетями ISDN предусматриваются четыре линии связи 2 Мбит/с, поддерживаемые системой сигнализации SS № 7 и отвечающие рекомендациям Голубой книги МККТТ Q. 701 - Q. 110, Q. 167, Q. 72х, Q. 71х, Q. 77х, Q. 78х и Q. 79х.

Соединение с существующей сетью NMT 450.

Центр коммутации подвижной связи соединяется с сетью NMT 450 через четыре стандартные линии связи 2 Мбит/с и системы сигнализации SS № 7. При этом должны обеспечиваться требования рекомендаций МККТТ по подсистеме пользователей телефонной сетью (TUP – Telephone User Part) и подсистеме передачи сообщений (MTP – Message Transfer Part) Желтой книги. Электрические характеристики линии 2 Мбит/с соответствуют Рекомендациям МККТТ G. 703.

Соединения с международными сетями GSM.

В перспективе рассматривается подключение сети GSM в Москве к общеевропейским сетям GSM. Эти соединения должны осуществляться на основе протоколов систем сигнализации (SССР) и межсетевой коммутации подвижной связи (GMSС).

Внутренние GSM – интерфейсы

Интерфейс между МSС и ВSS (А-интерфейс) обеспечивает передачу сообщений для управления ВSS; передачи вызова; управления передвижением. А–интерфейс объединяет каналы связи и линии сигнализации. Последние используют протоколы SS № 7 МККТТ. Полная спецификация А–интерфейса соответствует требованиям серии 08 Рекомендаций ETSI/GSM.

Интерфейс между MSC и HLR совмещен с VLR (В-интерфейс). Когда MSC необходимо определить местоположение подвижной станции, он обращается к VLR. Если подвижная станция инициирует процедуру местоопределения с MSC, он информирует свой VLR, который заносит всю изменяющуюся информацию в свои регистры. Эта процедура происходит всегда, когда MS переходит из одной области местоопределения в другую. В случае, если абонент запрашивает специальные дополнительные услуги или изменяет некоторые свои данные, MSС также информирует VLR, который регистрирует изменения и при необходимости сообщает о них HLR.

Интерфейс между MSС и HLR (С-интерфейс) используется для обеспечения взаимодействия между MSС и HLR. MSС может послать указание (сообщение) HLR о конце сеанса связи для того, чтобы абонент мог оплатить разговор. Когда сеть фиксированной телефонной связи неспособна исполнить процедуру установления вызова подвижного абонента, MSС  может запросить HLR с целью определения местоположения абонента для того, чтобы послать вызов MS.

Интерфейс между HLR и VLR (D-интерфейс) используется для расширения обмена данными о подвижной станции, управления процессом связи. Основные услуги, предоставляемые подвижному абоненту, заключаются в возможности передавать или принимать сообщения независимо от местоположения. Для этого HLR должен пополнять свои данные. VLR сообщает HLR о положении MS, управляя ей и переприсваивая ей номера в процессе блуждания; посылает все необходимые данные для обеспечения обслуживания подвижной станции.

Интерфейс между MSС (Е-интерфейс) обеспечивает взаимодействие между разными MSС при осуществлении процедуры HANDOVER - «передачи» абонента из зоны в зону при его движении в процессе сеанса связи без ее перерыва.

Интерфейс между ВSС и ВТS (А-bis интерфейс) служит для связи ВSС и ВТS и определен рекомендациям ETSI/GSM для процессов установления соединений и управления оборудованием. Передача осуществляется цифровыми потоками со скоростью 2,048 Мбит/с. Возможно использование физического интерфейса 64 кбит/с.

Интерфейс между ВSС и ОМС (О-интерфейс) предназначен для связи ВSС с ОМС, используется в сетях с пакетной коммутацией МККТТ Х.25.

Внутренний ВSС – интерфейс контроллера базовой станции обеспечивает связь между различным оборудованием ВSС и оборудованием транскодирования (ТСЕ); использует стандарт ИКМ передачи 2,048 Мбит/с и позволяет организовать из четырех каналов со скоростью 16 кбит/с один канал на скорости 64 кбит/с.

Интерфейс между МS и ВSS (Um радио интерфейс) определен в сериях 04 и 05 Рекомендаций ETSI/GSM.

Сетевой интерфейс между ОМС и сетью, так называемый управляющий интерфейс между ОМS и элементами сети, определен ETSI/GSM Рекомендациями 12.01 и является аналогом интерфейса Q.3, который определен в многоуровневой модели открытых сетей ISO OSI.

Соединения сети с ОМS могут обеспечиваться системой сигнализации МККТТ SS № 7 или сетевым протоколом Х.25. Сеть Х.25 может соединяться с объединенными сетями или с PSDN в открытом или закрытом режимах. GSM протокол управления сетью и обслуживанием также должен удовлетворять требованиям Q.3 интерфейса, который определен в Рекомендациях 12.01 ETSI/GSM.

Интерфейс между сетью GSM и внешним оборудованием

Интерфейс между МSС и сервис центром (SС) необходим для реализации службы коротких сообщений. Он определен в Рекомендациях 03.40 ETSI/GSM.

Интерфейс к другим ОМС.

Каждый центр управления и обслуживания сети должен соединяться с другими ОМS, управляющими сетями в других регионах или другими сетями. Эти соединения обеспечиваются «Х» интерфейсами в соответствии с Рекомендациями МККТТ М.30. Для взаимодействия ОМS с сетями высших уровней используется Q.3 – интерфейс.

Структура служб и передача данных в стандарте GSM.

Стандарт GSM содержит два класса служб: основные службы и телеслужбы.

Основные службы обеспечивают: передачу данных (асинхронно) в дуплексном режиме со скоростями 1200, 2400, 4800 и 9600 бит/с через телефонные сети общего пользования, коммутируемые сети передачи данных общего пользования (CSPDN) и (ISDN); доступ с помощью адаптера к пакетной асинхронной передаче данных со стандартными скоростями 300…9600 бит/с через коммутируемые сети пакетной передачи данных общего пользования (PSPDN), например, Datex-P; синхронный дуплексный доступ к сети пакетной передачи данных со стандартными скоростями 2400…9600 бит/с.

При передаче данных со скоростью 9,6 кбит/с всегда используется канал связи с полной скоростью передачи. В случае передачи на скоростях ниже 9,6 кбит/с могут использоваться полускоростные каналы связи.

Перечисленные функции каналов передачи данных предусмотрены для терминального оборудования, в котором используются интерфейсы МККТТ со спецификациями V.24 или Х.21 серий. Эти спецификации определяют вопросы передачи данных по обычным каналам телефонной связи.

Телеслужбы предоставляют следующие услуги:

  1.  Телефонная связь (совмещается со службой сигнализации; охрана квартир, сигналы бедствия и пр.);
  2.  Передача коротких сообщений;
  3.  Доступ к службам «Видеотекст», «Телетекст»;
  4.  Служба «Телефакс» (группа 3).

Дополнительно стандартизован широкий спектр  особых услуг (передача вызова, оповещения о тарифных расходах, включение в закрытую группу пользователей).

Так как предполагается, что большинство абонентов будет использовать услуги GSM в деловых целях, то особое внимание уделяется аспектам безопасности и качеству предоставляемых услуг.

Структурная схема служб связи в GSM PLMN показана на рис. 1 (GSM PLMN - GSM Public Land Mobile Network) – сеть связи с наземными подвижными объектами; ТЕ (Terminal еquipment) – терминальное оборудование; МТ (Mobile terminal) – подвижный терминал; IWF (Interworking funktion) – функция сопряжения, межсетевой функциональный стык. К передаче данных относится и новый вид службы, используемый в GSM, - передача коротких сообщений (передача служебных буквенно-цифровых сообщений для отдельных групп пользователей).

MSC

BSS

Подвижная станция

Um

ТЕ

МТ

MSC

BSS

IWF

фиксированные сети

ТЕ

GSM  PLMN

Основная служба

Телеслужбы

Рис. 1. Структурная схема служб связи

При передаче коротких сообщений используется пропускная способность каналов передачи данных между подвижной станцией и центром ОМС. Сообщения могут передаваться и приниматься подвижной станцией. Для передачи коротких сообщений могут использоваться общие каналы управления. Объем сообщений ограничен 160-ю символами, которые могут приниматься в течение текущего вызова либо в нерабочем цикле. В пределах соты короткие сообщения передаются циклически и несут информацию, например, о дорожном движении, рекламу и т.д.

Терминальное оборудование и адаптеры подвижной станции

В режиме передачи данных взаимодействие подвижного абонента с сетью осуществляется через соответствующее терминальное оборудование (МТ, ТЕ) и адаптеры (ТА), как это показано на рис. 2.

Подвижная станция состоит из МТ и ТЕ. Оконечное оборудование МТ обеспечивает функции, связанные с управлением радиоинтерфейсом Um. Эти функции включают: радиопередачу и прием, управление радиоканалами, защиту от ошибок в радиоканале, кодирование-декодирование речи, текущий контроль и распределение данных пользователя и вызовов, адаптацию по скорости передачи между радиоканалом и данными, обеспечение параллельной работы нагрузок (терминалов), обеспечение непрерывной работы в процессе движения.

MSC

BSS

Речь, данные

Um

3,6; 6; 12 кбит/с полноскоростные или полускоростные каналы

МТО

ТЕ1

МТ1

MSC

BSS

Речь, данные (ISDN через ТЕ1)

ISDN

ТЕ2

ТA

МТ1

MSC

BSS

Данные (МККТТ V, Х серии)

Адаптер к ТЕ 2

ТЕ2

МТ2

MSC

BSS

Данные (МККТТ V, Х серии)

Речь, данные (МККТТ V, Х

серий через ТЕ1)

)

16 или 64 кбит/с

Рис. 2. Терминальное оборудование и адаптеры подвижной связи

Используются три типа оконечного оборудования подвижной станции: МТО (Mobile Termination «0») - многофункциональная подвижная станция, в состав входит терминал данных с возможностью передачи и приема данных и речи; МТ1 (Mobile Termination «1») – подвижная станция с возможностью связи через терминал с ISDN; МТ2 (Mobile Termination «2») – подвижная станция с возможностью подключения терминала для связи по протоколу МККТТ V или Х серий.

Терминальное оборудование может состоять из оборудования одного или нескольких типов, такого как телефонная трубка с номеронабирателем, аппаратуры передачи данных (DТЕ), телекс и т.д.

Различают следующие типы терминалов: ТЕ 1 (Terminal equipment 1) – терминальное оборудование, обеспечивающее связь с ISDN; ТЕ2 (Terminal equipment 2) – терминальное оборудование обеспечивающее связь с любым оборудованием через протоколы МККТТ V или Х серий (связь с ISDN не обеспечивает). Терминал ТЕ2 может быть подключен как нагрузка к МТ1 (подвижной станции с возможностью связи с ISDN) через адаптер ТА.

Система характеристик стандарта GSM, принятая функциональная схема сетей связи и совокупность интерфейсов обеспечивают высокие параметры передачи сообщений, совместимость с существующими и перспективными информационными сетями, предоставляют абонентам широкий спектр услуг цифровой связи.

Структура ТDМА кадров и формирование сигналов в стандарте GSM

В результате анализа различных вариантов построения цифровых сотовых систем подвижной связи в стандарте GSM принят многостанционный доступ с временным разделением каналов (ТDМА). Общая структура временных кадров показана на рис. 3. Длина периода последовательности в этой структуре, которая называется гиперкадром, равна                      Тг = 3ч. 28мин. 53с. 760мс. (12533,76 с.). Гиперкадр делится на 2046 суперкадров, каждый из которых имеет длительность

Тс = 12533,76 / 2046 = 6,12 с.

Суперкадр состоит из мультикадров. Для организации различных каналов связи и управления в стандарте используются два вида мультикадров:

  1.  26 – позиционные ТDМА кадры мультикадра;
  2.  51 – позиционные ТDМА кадры мультикадра.

Суперкадр мажет содержать в себе 51 мультикадр первого типа или 26 мультикадров второго типа. Длительности мультикадров соответственно:

  1.  Тм = 6120 / 51 = 120 мс;
  2.  Тм = 6120 / 26 = 235,385 мс (3060/13 мс).

Длительность каждого ТDМА кадра

Тк = 120 / 26 = 235, 385/51 = 4,615 мс (60/13 мс).

В периоде последовательности каждый ТDМА кадр имеет свой порядковый номер (NF) от 0 до NFmax, где

NFmax = (26 х 51 х 2048) - 1 = 2715647.

Таким образом, гиперкадр состоит из 2715647 ТDМА кадров. Необходимость такого большого периода гиперкадра объясняется требованиями применяемого процесса криптографической защиты, в котором номер кадра NF используется как входной параметр.

ТDМА кадр делится на восемь временных позиций с периодом

мс (15/26 мс)

Каждая временная позиция обозначается ТN с номером от 0 до 7. Физический смысл временных позиций, которые иначе называются окнами, - время, в течение которого осуществляется модуляция несущей цифровым информационным потоком, соответствующим

Зашифрованные биты 39

ТВ

3 бита

зашифрованные биты 39

Синхропоследовательность 64

ТВ

3 бита

GP

8,25

SB

1 Гиперкадр = 2048 Суперкадрам = 2715648 ТDМА кадрам

Т = 3ч 28мин 53с 760мс = 12533,76 с

1

0

2047

2046

1 Суперкадр = 1326 ТDМА-кадрам = 51 мультикадру (по 26 кадров) или 26 мультикадрам (по 51 кадру)

Т = 6,12 с

0

1

3

2

1

0

47

48

50

49

25

24

Т = 6,12 с

0

1

1 мультикадр = 51 ТDМА-кадрам

49

50

Тм = 235,385 мс

25

24

1 мультикадр = 26 ТDМА-кадрам

1

0

Тм = 120 мс

7

6

1 ТDМА-кадр = 8 временным позициям (окнам)

1

0

Тм = 4,615 мс

start

stop

Зашифрованные биты 57

ТВ

3 бита

1

зашифрованные биты 57

Обучающая послед. 26

1

ТВ

3 бита

GP

8,25

NB

Нулевые биты 142

ТВ

3 бита

ТВ

3 бита

GP

8,25

FB

Контрольные биты

Зашифрованные биты 36

ТВ

8 бит

GP

68,25 бита

Синхропоследовательность 41

ТВ

3 бита

АB

1 временной интервал = 156,25 битам (15/26 = 0,577 мс)

речевому сообщению или данным.

Длительность 1 бита = 48/13 = 3,69 мкс

ТВ – Tail Bits – концевая комбинация

GB – Guard Period – защитный интервал

Рис. 3. Общая структура временных кадров

Цифровой информационный поток представляет собой последовательность пакетов, размещаемых в этих временных интервалах (окнах). Пакеты формируются немного короче, чем интервалы, их длительность составляет 0,546 мс, что необходимо для приема сообщения при наличии временной дисперсии в канале распространения.

Информационное сообщение передается по радиоканалу со скоростью 270,833 кбит/с.

Это означает, что временной интервал ТDМА кадра содержит 156,25 бит.

Длительность одного информационного бита

576,9 мкс / 156,25 = 3,69 мкс.

Каждый временной интервал, соответствующий длительности бита, обозначается ВN с номером от 0 до 155, последнему интервалу длительностью 1/4 бита присвоен номер 156.

Для передачи информации по каналам связи и управления, подстройки несущих частот, обеспечения временной синхронизации и доступа к каналу связи в структуре ТDМА кадра используются пять видов временных интервалов (окон):

  1.  NB (Normal Burst) – нормальный временной интервал.
  2.  FB (Frequency correction Burst) – временной интервал подстройки частоты.
  3.  SB (Synchronisation Burst) – интервал временной синхронизации.
  4.  DB (Dummy Burst) – установочный интервал.
  5.  AB (Access Brust) – интервал доступа.

NB используется для передачи информации по каналу связи и управления, за исключением канала доступа RACH. Он состоит из 114 бит зашифрованного сообщения и включает защитный интервал (GP) в 8,25 бит, длительностью 30, 46 мкс. Информационный блок 114 бит разбит на два самостоятельных блока по 57 бит, разделенных между собой обучающей последовательностью в 26 бит, которая используется для установки эквалайзера в приемнике в соответствии с характеристиками канала связи в данный момент времени.

В состав NB включены два контрольных бита (Steeling Flag), которые служат признаком того, содержит ли передаваемая группа речевую информацию или информацию сигнализации. В последнем случае информационный канал (Traffic Channel) «украден» для обеспечения сигнализации.

Между двумя группами зашифрованных бит в составе NB находится обучающая последовательность из 26 бит, известная в приемнике.

С помощью этой последовательности обеспечивается:

  1.  оценка частоты появления ошибок в двоичных разрядах по результатам сравнения принятой и эталонной последовательностей. В процессе сравнения вычисляется параметр RXQUAL, принятый для оценки качества связи. Конечно, речь идет только об оценке связи, а не о точных измерениях, так как проверяется только часть передаваемой информации. Параметр RXQUAL используется при вхождении в связь, при выполнении процедуры «эстафетной передачи» (Handover) и при оценке зоны покрытия радиосвязью;
  2.  оценка импульсной характеристики радиоканала на интервале передачи NB для последующей коррекции тракта приема сигнала за счет использования адаптивного эквалайзера в тракте приема;
  3.  определение задержек распространения сигнала между базовой и подвижной станциями для оценки дальности связи. Эта информация необходима для того, чтобы пакеты данных от разных подвижных станций не накладывались при приеме на базовой станции. Поэтому удаленные на большие расстояния подвижные станции должны передавать свои пакеты раньше станций, находящихся в непосредственной близости от базовой станции.

FВ предназначен для синхронизации по частоте подвижной станции. Все 142 бита в этом временном интервале - нулевые, что соответствует немодулированной несущей со сдвигом 1625/24 кГц выше номинального значения частоты несущей. Это необходимо для проверки работы своего передатчика и приемника при небольшом частотном разносе каналов (200 кГц), что составляет около 0,022% от номинального значения полосы частот 900 мГц. FВ содержит защитный интервал 8,25 бит так же, как и нормальный временной интервал. Повторяющиеся временные интервалы подстройки частоты (FВ) образуют канал установки частоты (FССН).

SВ используется для синхронизации во времени базовой и подвижной станций. Он состоит из синхропоследовательности длительностью 64 бита, несет информацию о номере ТDМА кадра и идентификационный код базовой станции. Этот интервал передается вместе с интервалом установки частоты. Повторяющиеся интервалы синхронизации образуют так называемый канал синхронизации (SCH).

DВ обеспечивает установление и тестирование канала связи. По своей структуре DВ совпадает с NВ (рис. 3) и содержит установочную последовательность длиной 26 бит. В DВ отсутствуют контрольные биты и не передается никакой информации. DВ лишь информирует о том, что передатчик функционирует.

АВ обеспечивает разрешение доступа подвижной станции к новой базовой станции. АВ передается подвижной станцией при запросе канала сигнализации. Это первый передаваемый подвижной станцией пакет, следовательно, время прохождения сигнала еще не измерено. Поэтому пакет имеет специфическую структуру. Сначала передается концевая комбинация 8 бит, затем – последовательность синхронизации для базовой станции (41 бит), что позволяет базовой станции обеспечить правильный прием последующих 36 зашифрованных бит. Интервал содержит большой защитный интервал (68,25 бит, длительностью 252 мкс), что обеспечивает (независимо от времени прохождения сигнала) достаточное временное разнесение от пакетов других подвижных станций.

Этот защитный интервал соответствуют двойному значению наибольшей возможной задержки сигнала в рамках одной соты и тем самым устанавливает максимально допустимые размеры соты. Особенность стандарта GSM – возможность обеспечения связью подвижных абонентов в сотах с радиусом около 35 км. Время распространения радиосигнала в прямом и обратном направлениях составляет при этом 233,3 мкс.

дБ

t

10мкс

8мкс

10мкс

10мкс

8мкс

10мкс

88 бит

+ 4

+ 0,5

0

- 0,5

- 6

- 30

- 70

В структуре GSM строго определены временные характеристики огибающей сигнала, излучаемого пакетами на канальном временном интервале ТDМА кадра, и спектральная характеристика сигнала. Временная маска огибающей для сигналов, излучаемых на интервале АВ полного ТDМА кадра, показана на рис. 4, а маска огибающей для сигналов NB, FB, DB и SB полного ТDМА кадра – на рис. 5. Различные формы огибающих излучаемых сигналов соответствуют разным длительностям интервала АВ (88 бит) по отношению к другим указанным интервалам полного ТDМА кадра (148 бит). Нормы на спектральную характеристику излучаемого сигнала показаны на рис. 6.

4176/13 = 321,2 мкс

Рис. 4. Временная маска огибающей для излучаемого сигнала АВ

(интервала доступа) полного ТDМА кадра

дБ

t

10мкс

8мкс

10мкс

10мкс

8мкс

10мкс

148 бит

+ 4

+ 0,5

0

- 0,5

- 6

- 30

- 70

7056/13 = 542,8 мкс

Рис. 5. Временная маска огибающей для излучаемого сигналов NВ,

Е

кГц

100

200

300

400

500

600

700

800

1000

0

-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

0

+ 3,5

- 12

- 30

60 кГц

140 кГц

- 43

- 63

- 67

дБ

FВ, DВ и SВ  полного ТDМА кадра

Рис. 6. Нормы на спектральную характеристику излучаемого сигнала

Одна из особенностей формирования сигналов в стандарте GSM – использование медленных скачков по частоте в процессе сеанса связи. Главное назначение таких скачков (SFH – Slow Frequency Hopping) – обеспечение частотного разнесения в радиоканалах, функционирующих в условиях многолучевого распространения радиоволн. SFH используется во всех подвижных сетях, что повышает эффективность кодирования и перемежения при медленном движении абонентских станций. Принцип формирования медленных скачков по частоте состоит в том, что сообщение, передаваемое в выделенном абоненту временном интервале ТDМА кадра (577 мкс), в каждом последующем кадре передается (принимается) на новой фиксированной частоте. В соответствии со структурой кадров время для перестройки частоты составляет около 1 мс.

В процессе скачков по частоте постоянно сохраняется дуплексный разнос 45 МГц между каналами приема и передачи. Всем активным абонентам, находящимся в одной соте, ставится в соответствие ортогональные формирующие последовательности, что исключает взаимные помехи при приеме сообщений абонентами в соте. Параметры последовательности переключения частот (частотно-временная матрица и начальная частота) назначаются каждой подвижной станции в процессе установления канала. Ортогональность последовательностей переключения частот в соте обеспечивается начальным частотным сдвигом одной и той же (по алгоритму формирования) последовательности. В смежных сотах используются различные формирующие последовательности.

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4

5

6

7

t

0

0

0

MS

f1

fi

fk

Комбинированная TDMA/FDMA схема организации каналов GSM в стандарте и принцип использования медленных скачков по частоте при передаче сообщений во временных кадрах показаны на рис.7, 8.

Рис. 7. Комбинированная TDMA/FDMA схема организации каналов

Временные каналы

1

2

8

9

10

16

977

978

984

985

986

992

Канал 1: 890,0 – 890,2 МГц

935,0 – 935,2 МГц

Канал 2: 890,2 – 890,4 МГц

935,2 – 935,4 МГц

Канал 123: 914,6 – 914,8 МГц

959,6 – 959,8 МГц

Канал 124: 914,8 – 915,0 МГц

959,8 – 960,0 МГц

Рабочие каналы

Рис. 8. Принцип использования медленных скачков по частоте

Выигрыш от SFH (дБ)

кГц

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

7

6

5

4

3

2

1

0

Количество частот

На рис. 9 показаны зависимости выигрыша в отношении сигнал/помеха от использования медленных скачков по частотам (SFH) для случаев переключения частот по случайному закону и с периодическим повторением цикла переключения в зависимости от количества перестраиваемых частот.

SFH по случайному закону;

–  – SFH по закону псевдослучайной периодической последовательности.

Рис. 9. Зависимость выигрыша в отношении сигнал/помеха

от использования медленных скачков по частотам (SFH)

Для сравнения можно отметить, что по результатам экспериментальных исследований, проведенных на действующих  сетях GSM, пространственное разнесение приемных антенн на базовой станции дает выигрыш 3 - 4 дБ.

Принятая структура ТDМА кадров и принципы формирования сигналов в стандарте GSM в совокупности с методами канального кодирования позволили снизить требуемое для приема отношение сигнал/помеха до 9 дБ, тогда как в стандартных аналоговых сотовых сетей связи оно составляет 17 – 18 дБ.

4. Контрольные вопросы

  1.  Перечислите интерфейсы для соединения с внешними сетями.
  2.  Какие интерфейсы используются для соединения между различным оборудованием сетей GSM?
  3.  Перечислите интерфейсы для соединения между сетью GSM и внешним оборудованием.
  4.  Какие функции обеспечивают основные службы?
  5.  Какие услуги предоставляют телеслужбы?
  6.  Поясните структурную схему служб связи в GSM РLМN.
  7.  Какое терминальное оборудование и адаптеры используется при взаимодействии подвижного абонента с сетью?
  8.  Поясните общую структуру ТDМА кадров.
  9.  Поясните физический смысл окон ТDМА кадра.
  10.  Какие временные интервалы используются в структуре ТDМА кадра?
  11.  Для чего необходима обучающая последовательность в NВ интервале?
  12.  Что обеспечивает интервал доступа – АВ?
  13.  Поясните временную маску огибающей для излучаемого сигнала АВ.
  14.  Поясните временную маску огибающей для излучаемых сигналов NB, FB, DB и SB и нормы на спектральную характеристику излучаемого сигнала.
  15.  Для чего необходимо использование медленных скачков по частоте в процессе сеанса связи в стандарте GSM?
  16.  Поясните комбинированную TDMA/FDMA схему организации каналов и принцип использования медленных скачков по частоте.
  17.  Поясните зависимость выигрыша в отношении сигнал/помеха от использования медленных скачков по частоте (SFH)?

5. Содержание отчета

  1.  Название и цель работы.
  2.  Зарисовать структурную схему служб связи, терминальное оборудование и адаптеры подвижной связи.

Литература

  1.  Техническая документация цифровой сотовой системы подвижной радиосвязи стандарта GSM.
  2.  Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. ЭКО-ТРЕНДЗ. Москва, 2000.
  3.  Ламекин В.Ф. Сотовая связь. / Ростов-на-Дону «Феникс», Москва «Зевс», 1997.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65872. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ 88.5 KB
  Применительно к задачам исследования качества системы математическая модель должна обеспечивать адекватное описание влияния параметров и условий функционирования на показатели ее качества. Подавая на вход системы различные входные процессы и измеряя процесс на ее выходе исследователь получает...
65873. Микросхемы и их функционирование 202.5 KB
  Если схема строится на основе микросхем то должны быть показаны номера выводов всех входов и выходов этих микросхем. Все узлы блоки части элементы микросхемы показываются в виде прямоугольников с соответствующими надписями.
65874. ПЕРВОБЫТНАЯ КУЛЬТУРА 29 KB
  Новая техника обработки камня. Гончарное производство и строительное дело говорят об оседлости. Переход от матриархата к патриархату. Развиваются условно-орнаментальные формы изображения, украшаются предметы, находившиеся в распоряжении человека.
65875. Профили стандартов жизненного цикла систем и программных средств в программной инженерии 152.5 KB
  Назначение профилей стандартов жизненного цикла в программной инженерии При создании и сопровождении сложных распределенных тиражируемых ПС требуется гибкое формирование и применение гармонизированных совокупностей базовых...
65877. СУЩНОСТЬ И ТИПЫ ГОСУДАРСТВА 142.5 KB
  Известно, что политическая или — что одно и то же — государственная власть не единственный вид общественной власти. Власть присуща любой организованной, более или менее устойчивой и целенаправленной общности людей. Она характерна как для классового...
65879. АНТИСЕПТИКА 185.5 KB
  Нельзя не отметить условности этого разделения: дренирование ран принято относить к физической антисептике, но оно приводит к механическому удалению из раны субстрата размножения бактерий; при воздействии низкочастотного ультразвука - метода физической антисептики...
65880. Культура Галицько-Волинського князівства у контексті загальноєвропейського культурного розвитку (XІІ – ХІІІ ст.) 280 KB
  Розвиток книжної справи за часів Галицько-Волинської держави. Значення культурних зв’язків Галицько-Волинського князівства з іншими руськими землями та західними державами. Врешті-решт Київ і Київська земля стали об'єктом колективного суверенітету з боку найсильніших князів Русі...