Вопросы самоконтроля

1. Охарактеризуйте стратегии перехода сетей 2G к третьему поколению.

2. Какие скорости передачи данных обеспечиваются в сетях третьего поколения?

Тема 8.2. Построение абонентского оборудования по технологии cdma-2000 Требования к знаниям

Студент должен

знать:

• принцип множественного доступа с кодовым разделением каналов;

• преимущества оборудования, построенного по методу доступа CDMA: устойчивость к многолучёвости, мягкий хэндовер, низкий уровень мощности передатчиков;

• технические характеристики абонентского оборудования стандарта IMT-MC– 450;

• структурную схему абонентской станции по технологии CDMA;

• организацию каналов CDMA2000 1Х-3Х;

• Технические характеристики оборудования по технологиям CDMA2000 EV-DO CDMA2000 EV-DV.

Содержание учебного материала

Технологические преимущества технологии CDMA

Правильный выбор адресных последовательностей наделяет систему CDMA рядом уникальных свойств. Абоненты системы поддерживают связь, полностью используя весь частотно-временной ресурс. Каждому рабочему каналу выделяют свои адресные последовательности, причем сигналы соседних каналов в силу корреляционных свойств адресных последовательностей воспринимаются при приеме как белый шум, уровень которого можно снижать, увеличивая базу сигналов. При правильном выборе адресных последовательностей пропускная способность сети максимальна.

Превышение допустимого числа активных абонентов не нарушает связь, а лишь несколько ухудшает ее качество. Это свойство систем CDMA называют эластичностью.

Системы CDMA способны работать в одном диапазоне с другими радиотехническими средствами, в т. ч. и системами связи. При этом возможно соблюдение условий полной электромагнитной совместимости за счет малой спектральной плотности энергии сложных сигналов.

В системах CDMA значительного увеличения пропускной способности достигают за счет использования фактора речевой активности абонентов (voice activity factor). В зависимости от параметров речи абонента при кодировании из речевого сигнала удаляют избыточность, и кодированную речевую информацию передают с различной скоростью. Мощность передаваемых сигналов при этом изменяют таким образом, чтобы энергия посылки одного символа оставалась неизменной. Так, при более "активной" речи скорость и мощность передачи выше, чем при менее "активной", энергия же информационных посылок в обоих случаях одинакова. Во время речевых пауз, занимающих в среднем 35...40 % длительности разговора, скорость передачи информации по каналу трафика резко сокращают (соответственно понижают и мощность передатчика). В итоге пропускная способность сети может быть увеличена приблизительно в 2 раза; уровень взаимных помех при этом не превышает допустимого порога, а качество связи (коэффициент ошибок) соответствует заданному.

В системах CDMA в эстафетной передаче MS могут участвовать несколько BТS. В результате такого пространственного разнесения качество связи при переходе MS из одной соты в другую практически не ухудшается -системы CDMA обеспечивают "мягкую" эстафетную передачу (soft handover). Режим мягкой эстафетной передачи возможен и в системах сотовой связи других типов, но в сотовых сетях на основе CDMA он не вызывает перегрузок BТS вследствие свойства эластичности.

Наличие параллельных каналов корреляционной обработки позволяет осуществить мягкий режим эстафетной передачи (soft handover) при переходе мобильного абонента из одной соты в другую). В процессе мягкой эстафетной передачи MS могут сопровождать 2 и более BТS. Принятые меры позволяют поддерживать высокое качество связи при переключении MS с одной BТS на другую и делают эстафетную передачу практически незаметной для пользователя.

Быстродействующая система автоматического регулирования мощности (АРМ) передатчиков MS не только обеспечивает заданный средний уровень сигнала при приеме на BТS, но и существенно компенсирует быстрые замирания на трассе распространения. Эффективная работа системы АРМ "MS облегчает работу приемника BТS, снижает уровень внутрисистемных шумов, увеличивает помехоустойчивость и повышает пропускную способность сети связи.

Высокую пропускную способность системы CDMA обеспечивают также за счет использования речевой активности абонентов: в стандарте применен алгоритм прерывистой передачи речи и вокодер CELP (code excited linear prediction) с переменной скоростью преобразования речевого сигнала.

Системы CDMA обеспечивают высокую степень безопасности и конфиденциальности передаваемых сообщений за счет использования ПСП большой длины. Стандарт CDMA имеет более сложный, чем GSM, радиоинтерфейс, обеспечивающий передачу сообщений с использованием составных адресных поднесущих, сформированных на основе функций Уолша и М-последовательностей с длинами 2¹⁵ и 2⁴²-1. Безопасность связи обеспечивают также применением процедур аутентификации и шифрования сообщений.

Стандарт CDMA предусматривает пониженную мощность, излучаемую абонентскими и базовыми станциями. В системе сотовой связи CDMA фирмы QUALCOMM мощность регулируют и в прямом и в обратном каналах связи. Однако "полноценное" регулирование мощности в широком динамическом диапазоне осуществляют только на MS. В прямом канале регулировка носит скорее номинальный характер: мощность BТS изменяют в узком динамическом диапазоне для грубой коррекции отношения сигнал/шум в приемном тракте MS.

Такое инженерное решение продиктовано самой идеологией построения сотовой сети. Свободное перемещение абонентов обуславливает произвольное положение MS на территории обслуживания. Следовательно, физический канал связи MS-»BТS будет в каждом случае индивидуален - характер затуханий, медленных и быстрых замираний сигналов MS, находящихся у абонентов, будет разный. Поэтому для приведения уровней сигналов MS на входе приемника BТS к заданному диапазону необходима быстродействующая прецизионная система автоматического регулирования мощности (АРМ) в обратном канале связи.

Организация роуминга с сетями GSM и UMTSВ осуществляется с помощью карт R-UIM – съёмного модуля идентификации пользователя. В R-UIM хранится идентификатор абонента, а также его персональные данные. R-UIM может использоваться как в мобильных аппаратах CDMA, такт и GSM. Это позволяет абоненту сохранить свою персональную информацию (номер телефона, телефонную книжку и т.д.) при перемещении в сетях разных стандартов.

Высокоскоростные услуги в сотовой связи стали возможны с приходом технологий 2,5G [EDGE/CDMA2000]. Эволюция к технологиям третьего поколения (UMTS, CDMA2000 1x) а далее к усовершенствованному 3G (HSDPA, EV-DO/DV) позволит расширить возможности сетей сотовой связи по предоставлению высокоскоростных услуг.

Частотные разрешения для IMT-MC-450 .

CDMA 2000 работает в самых разных диапазонах частот, в России используется диапазон 450 МГц, имеющий ряд преимуществ, связанных с дальним распространением радиоволн, по сравнению с сетями, работающими в более высоких диапазонах частот. Это позволяет оптимально покрыть территорию с наименьшими финансовыми затратами.

Решением ГКРЧ от 01.12.2003 г. №30/6 «О внесении изменений в Решение ГКРЧ» от 05.03.2001 №6/4 и от 23.12.2002 г. № 23/8 в дополнение к частотам 890-915, 935-960; 1710-1785, 1805-1880, используемым сетями стандарта GSM, назначаются частоты 453-457,475 МГц и 463 – 467,475 МГц для системы сотовой связи стандарта IMT-MC-450. В указанном диапазоне разместить 2х1,77 = [2х (1,25+2х0,26)]МГц для каждого радиоканала.

На первом этапе система IMT-MC-450 реализуется в формате IMT-MC-450 1Х и функционирует совместно с системой NMT-450

Полосы частот (МГц): передатчик 463,400 – 467,400

Приёмник 453,000 – 457,400

Дуплексный разнос – 10 МГц.

По мере расширения частотного ресурса сети IMT-MC-450 будут реализовываться режимы 1Х+1Х, и 1Х+1Х+1Х. В перспективе при совершенствовании технологии IMT-MC-450 режим 1Х+1Х+1Х будет трансформирован в режим 3Х.