7.2.2.3. Передача з випередженням
Застосування методу часового ущільнення каналів TDMA для організації доступу до радіоканалу в системі GSM приводить до того, що кожна рухома станція веде передачу імпульсним способом, тобто передає тільки в коротких, виділених їй часових інтервалах. Імпульсний спосіб роботи передавачів дозволяє уникнути взаємопроникнення до сусідніх часових інтервалів інших сигналів, що передаються на тій самій частоті. По мірі збільшення відстані між рухомою та базовою станціями інформація, що передається базовою станцією, надходить до рухомої станції з щораз більшим запізненням. Подібним є запізнення, з яким відповідь рухомої станції надходить до базової станції. Для прикладу, на рис. 7.31а представлено ситуацію, в якій рухома станція MS1 знаходиться далеко від базової станції BTS, а станція MS2 знаходиться дуже близько від базової станції. Легко зауважити, що синхронна передача інформації станціями MS1 і MS2 в своїх часових інтервалах приведе до накладання пакетів один на одного в базовій станції і неможливості їх розділу (рис. 7.31b). Щоб уникнути цих завад, пакет, генерований станцією MS1, потрібно передавати відповідно раніше, тобто з часовим випередженням (англ. timing advance) - рис. 7.31с. Потрібно додати, що віддалення станції MS від базової станції на кожні додаткові 1100 м приводить до того, що до приймача надходить сигнал з запізненням на один відступ модуляції. Воно дає уявлення про точність обчислення величини часового випередження, що вимагається.
Щоб обчислити величину часового випередження, яке вимагається, базова станція, приймаючи пакет доступу (логічний канал RACH), на початку процедури встановлення з'єднання вимірює часовий зсув між її власними пакетами і пакетом, прийнятим від рухомої станції і на цій основі обчислює на скільки часових інтервалів раніше рухома станція повинна передати свої пакети. Величина цього випередження передається рухомій станції в сигналізаційному каналі SACCH.
Часове випередження може коливатися в межах від 0 до 233 мкс. Цей діапазон є достатнім для комірок, радіус яких не перевищує 35 км.
Рис. 7.30 Приклад обміну повідомленнями, що пов’язані із процедурою керування потужністю рухомої станції
a) розташування рухомих станцій в комірці; b) передача без часового випередження; c) передача с часовим випередженням.
Рис. 7.31 Передача з часовим випередженням
7.2.2.4. Передача з перериванням
В системі GSM передача ведеться в повному дуплексі, тобто на час тривання з'єднання парі абонентів, що розмовляють, виділяються два однонаправлені канали. Ці канали використовуються неповністю, тому що типова передача сигналів мови заключається у змінній активності обох абонентів, тобто в моменти, коли абонент А є активним, абонент В є неактивним. Дослідження показали, що кожний з абонентів є активним в середньому на 40-50% від часу тривання з'єднання. Система GSM базується на комутації з'єднань і незалежно від активності абонентів з’єднання резервуються для них на весь час його тривання. Але є можливим зменшення кількості пакетів, що передаються в радіоканал в моменти, коли абонент є неактивним. Такий метод, що називається переривчастою передачею, або передачею з перериванням (англ. Discontinuous Transmission DTX). Це також дозволяє істотно обмежити інтерференцію в системі.
Введення переривчастої передачі DTX вимагає використання алгоритму, який би розрізняв активний стан від неактивного в сигналі мови даного абонента. Процедура викриття активності абонента (англ. Voice Activity Detection VAD) становить частину описаного в пункті 11.1.1 алгоритму кодування мови. В кожному циклі сигналу мови на виході кодера мови є один біт, який повідомляє чи цей цикл містить корисний сигнал мови, чи тільки шум фону (англ. comfort noice).
Принципи переривчастої трансмісії DTX представлено на рис. 7.32. В моменти активності абонента А передавач передає цикли сигналу мови з частотою 50 циклів/с. Якщо передавач сигналу розпізнає кілька циклів сигналу мови як такі, що містять шум, то він передасть тільки перший з них, а наступні тільки через кожні 480 мс, тобто приблизно два цикли/с, аж до моменту внесення активності абонентом А. Цикли, що містять параметри шуму фону, передаються в спеціальних циклах сигналу мови SID (англ. Silence Descriptor frames). Після прийняття циклу SID декодер мови в приймачі імітує тривалість з'єднання, генеруючи сигнал шуму. Це необхідно для того, щоб абонент В не мав враження, що з'єднання перервано в моменти, коли абонент А мовчить і на фоні шуму оточення почув би цілковиту тишу.