11. Рамка tdma і утворення фізичних каналів

12. Часова схема прийому і передачі в мобільній станції.

13. Основою утворення фізичних каналів є поділ радіозасобів системи GSM на частотно-часові інтервали, що циклічно повторюються, зв'язані із змішаним способом організації системи GSM, який базується на часовому (TDMA) і частотному (FDMA) розділі каналів.

В системі GSM для поділу радіозасобів на фізичні канали використано поєднання принципу часового поділу каналів ТDМА (англ. Time Division Multiple Access) та частотного FDMA (англ. Frequency Division Multiple Access). Кожний з 124 частотних каналів, віддалених один від одного на 200кГц, був поділений в області часу на вісім інтервалів нумерованих від 0 до 7 (рис. 7.2). Тривалість одного інтервалу становить приблизно 577 мкс (точно 15/26 мс). Вісім часових інтервалів утворюють, так званий, цикл TDMA тривалістю 577 мкс*8=4.615 мс. Ряд циклічно повторюваних часових інтервалів утворюють фізичний канал, який можна використати для передачі розмовних сигналів або сигналізаційних.

Отже як частотні канали так і часові інтервали, тобто всі доступні радіозасоби поділені на групи частотно-часових інтервалів (рис. 7.3). Кожний з частотно-часових інтервалів дозволяє передавати тільки один пакет (англ. burst). “Пакет” пов’язаний із способом поділу інформації на блоки, а не із способом комутації. Із точки зору комутації система GSM - це система із комутацією каналів, а не комутацією пакетів. Отже, ряд часових інтервалів, кожний тривалістю 0.577 мс, що передаються через кожні 4.038 мс і займають смугу частот шириною 200 кГц навколо середньої частоти, утворюють фізичний канал, в якому циклічно, через 4.615 мс, передається пакет в напрямку до або від рухомої станції. Метод TDMA ефективно зменшує смугу частот, виділену одному фізичному каналу GSM до 200 кГц/8=25 кГц. Така ширина смуги прирівнюється до ширини смуги розмовного каналу в типових аналогових коміркових системах.

Метод TDMA дозволяє уникнути необхідності одночасної передачі і прийому. На рис. 7.3 представлено зсув в часі між k-тим (k=0,l,...,7) часовим інтервалом, який несе інформацію з базової станції до рухомої і k-тим часовим інтервалом, який містить відповідь рухомої станції. Для даного з'єднання BTS-MS, передача в обох напрямках відбувається в часових інтервалах з тим самим номером, але на частотах, зсунутих між собою на 45 МГц. Передача з рухомої станції проходить із запізненням відносно прийому, на час, що рівний тривалості трьом часовим інтервалам (1.731 мс). Неодночасна передача в обох напрямках значно полегшує конструювання рухомих станцій, а саме переносних і кишенькових. Така передача не потребує застосування мікросхеми дуплексера, збільшує тривалість дії батарей та зменшує їх вагу, що в результаті дозволяє зменшити їх ціну.

Типи пакетів

Фізичний радіоканал, що з'єднує рухому станцію з базовою, створений на основі циклічної передачі на тій самій частоті в тому самому часовому інтервалі (тобто через кожні 4.615 мс) блоку бітів, який називається пакетом (англ burst) - рис. 7.6. Час передачі одного біту в системі GSM становить приблизно 3.69 мкс, а типовий пакет містить 148 бітів, отже довжина типового пакету становить приблизно 546 мкс. Час тривалості одного часового інтервалу становить 577 мкс, що дозволяє зберегти відстань між окремими пакетами приблизно 30 мкс. Цю захисну відстань (англ. guard interval) характеризують як 8.25 відступ модуляції (тобто 8.25 бітів), по 3.7 мкс кожний. Отже пакет в системі GSM мас загальну довжину 156.25 бітів.

В системі GSM існує 5 типів пакетів, з яких тільки один, так званий основний (англ. normal burst), служить для передачі інформації, що використовується користувачами системи GSM, тобто розмовних сигналів або даних. Тиші типи пакетів системи GSM використовуються для сигналізаційних сигналів( пакет корекції частоти, синхронізаційний пакет, пакет доступу,замінний пакет)

14. ОСНОВНИЙ ПАКЕТ (англ. normal burst). В системі GSM типом пакету, що найчастіше передається є основний пакет (рис. 7.7). До складу основного пакету входять наступні елементи:

• інформаційні біти - два блоки, кожний довжиною 57 бітів, які містять захищені від помилок і зашифровані інформаційні біти, що відповідають сигналам мови або даних;

• тренувальний інтервал (англ. training seguence) - цe 26 бітна послідовність, відома як в базовій станції, так і в рухомій. Тренувальний інтервал використовується в приймачі схемою коректора для наближеного визначення параметрів радіоканалу, що дозволяє компенсувати спотворення, які виникають за рахунок явища багатошляховості. Тренувальний інтервал розташований всередині пакету, між двома блоками інформаційних бітів. В зв'язку з тим, що умови поширення в радіоканалі можуть досить швидко змінюватися, то таке розташування тренувального інтервалу збільшує правдоподібність того, що характер завад, що вносяться радіоканалом в тренувальному інтервалі, подібний до характеру завад, що діють на інформаційні біти. В системі GSM об'єднано вісім різних тренувальних інтервалів. Для довільної пари серед них їх функція взаємокореляції має форму, яка полегшує процес правильної синхронізації приймача. Базові станції, які ведуть передачу на тій самій частоті і розташовані відносно недалеко одна від одної застосовують різні тренувальні інтервали позначені іншими ідентифікаційними номерами BSІC, що полегшує розпізнавання сигналів в приймачі;

• позначники основної частини (англ. Stealing Flags SF) - це два біти, кожен з яких відповідає одному блоку інформаційних бітів. В деяких ситуаціях, що потребують термінової передачі великої кількості сигналізаційної інформації (напр. підчас процедури перемикання каналів), деякі блоки інформаційних бітів пропускаються, а на їхнє місце вставляється ряд сигналізаційних бітів. В такому випадку відповідний стан позначників основної частини дозволяє правильно розшифрувати вміст пакету в приймачі;

• біти закінчення (англ. Tail Bits TB) - два 3-бітові блоки, що розташовані на початку і в кінці кожного пакету. На цих позиціях передаються завжди нулі, що забезпечує правдоподібну роботу алгоритмів корекції радіоканалу і декодування переплітаючого коду в приймачі;

• захисний інтервал (англ. Guard Period GP) - це згаданий вище інтервал, тривалістю приблизно 30 мкс, між пакетами, що відповідає довжині 8.25 інтервалів модуляції. Це інтервал між корисними бітами, які належать до різних пакетів. Він розрахований на те, щоб дати час на ввімкнення і вимкнення передавачів рухомих і базових станцій, які працюють в імпульсному режимі. Одночасно це приводить до виникнення деякої ймовірності помилки встановлення, так званого, часового випередження (англ. timing advance). Таке випередження необхідно з огляду на різні відстані окремих рухомих станцій від базової станції.

15. ПАКЕТ КОРЕКЦІЇ ЧАСТОТИ (англ. frequency correction burst). Пакет корекції частоти (рис. 7.8) синхронізує локальний генератор рухомої станції з частотою базової станції. З цією метою базова станція через рівномірні проміжки часу, на протязі одного часового інтервалу, передає чистий синусоїдальний сигнал - немодульовану несучу. Це означає посилку в часовому інтервалі самих нулів. Проектанти рухомих станцій самі вирішують, як часто їх рухомі станції будуть використовувати з можливості синхронізації частоти з базовою станцією. В пакеті корекції частоти захисний інтервал GP та біти початку і кінця ТВ такі самі, як в основному пакеті.(див.14)

V.

1.