diplov / file1

Нові можливості надасть багатошвидкісний мовний кодек AMR (англ. Adaptive MultiRate codec) з широким діапазоном швидкостей, що перемикаються (до 32 кбіт/с). Введення такого мовного кодека в EDGE (фаза 2)

дозволить надавати послуги в мікрокоміркових мережах.

Таким чином, стандарт EDGE є прекрасною платформою для створення інтегрованої TDMA технології, яка забезпечить плавний перехід до нових можливостей третього покоління.

501

9. СТАНДАРТ IS-95 (cdmaOne) ПОКОЛІННЯ 2G

9.1. Версії радіоінтерфейсу IS-95

Система IS-95, або cdmaOne, покоління 2G являється однією з перших, яка базується на застосуванні технології множинного доступу з кодовим розділенням каналів – CDMA [57]. Її радіоінтерфейс описаний в стандартах IS-

95. Далі на базі згаданих стандартів розроблено радіоінтерфейс IMT-MС - один з 5 інтерфейсів концепції ІМТ-2000 створення систем 3G (рис. 9.1).

IMT-2000 Terrestrial

Radio Interfaces

I M T

CDMA TDMA FDMA

IS-95

Рис.9.1 Радіоінтерфейси ІМТ-2000

Поява обладнання, яке підтримує технологію CDMA, виявилось можливим завдяки вирішенню ряду принципових проблем, наприклад точного регулювання потужності випромінювання передавачів АС. Зокрема, розкид рівнів потужностей на вході приймальних пристроїв БС не повинен перевищувати ±1 дБ. Якщо не забезпечити такі умови, то рівень завад від сусідніх кодових каналів може перевищити корисний сигнал від найбільш віддалених АС.

Стандарт IS-95, в основному використовується в діапазоні 800 МГц

502

(cellular діапазоні - за американською термінологією). Хоча також передбачено його застосування в діапазоні 1900 МГц (PCS діапазон), де такий стандарт має назву J-STD-008. Абревіатура IS (interim standard - тимчасовий стандарт)

використовується для обліку в Асоціації телекомунікаційної промисловості TIA (Telecommunications Industry Association).

Одним з найважливіших показників системи являється швидкість передачі повідомлень при забезпеченні їх заданої якості. Використовуються дві версії стандарту IS-95 (IS-95а та IS-95b), які забезпечують наступні швидкості передачі:

версія IS-95a забезпечує два набори швидкостей передачі:

перший набір (RS1 - Rate set 1) включає в себе швидкості 1200, 2400, 4800, 9600 Кбіт/с;

другий набір (RS2 - Rate set 2) включає в себе швидкості 1800, 3600, 7200, 14400 Кбіт/с;

версія IS-95b, яка базується на об’єднанні декількох (від 2 до 8) каналів

CDMA, при цьому швидкість може збільшуватися до 28,8 Кбіт/с (при об’єднанні двох каналів із швидкістю 14,4 Кбіт/с), або до 115,2 Кбіт/с (8

каналів із швидкістю 14,4 Кбіт/с).

Далі, при розгляді стандарту IS-95 мається на увазі версія IS-95а.

Особливості версії IS-95b будуть розглянуті окремо.

Динамічна ємність системи

В системах, які використовують інші види доступу, що відрізняються від технології CDMA, необхідно планувати розподіл частотного ресурсу, щоб уникнути впливу сусідніх комірок. В системах з технологією CDMA можна використовувати одну і ту саму смугу частот в сусідніх комірках. Для цього досить змінити синхронізацію джерела скремблювання. Таке 100%

використання доступного частотного ресурсу визначає високу абонентську ємність мережі та спрощує її планування. Системі CDMA властива динамічна

503

абонентська ємність [44]. Абонентська ємність системи обмежується внутрішньосистемною інтерференцією, зумовленою одночасною роботою рухомих та базових станцій сусідніх комірок. Тому, в системі взаємозв’язані три основні показники (рис. 9.2):

Кількість абонентів.

Площа радіопокриття базової станції.

Якість передачі в каналі.

Абонентська ємність системи

Площа

Рис.9.2 Динамічна ємність системи

Очевидно, що не можна забезпечити одночасно максимальне значення кожного з вказаних показників. Проте, такий взаємозв’язок являється перевагою системи, оскільки надає можливість гнучкого проектування мережі.

Наприклад, в густонаселених районах можна збільшити кількість абонентів за рахунок зменшення площі покриття, а на окраїнах, де є менша кількість абонентів, збільшити площу зони обслуговування при збереженні однакової якості передачі в обох випадках.

Основні параметри

Основні параметри стандарту IS-95 приведені в таблиці 9.1.

504

Переваги та недоліки

Серед суттєвих переваг систем стандарту IS-95 можна відмітити наступні:

АС приймає одночасно сигнали декількох базових станцій, що важливо при переході з однієї комірки в іншу;

декілька приймачів АС забезпечують приймання при багатопроменевому поширенні сигналів, що дозволяє покращити якість зв’язку;

506

швидкість роботи голосового кодека залежить від інтенсивності мови, що дозволяє гнучко регулювати навантаження мережі, звільнивши її від надлишкової інформації;

на одній частоті БС практично забезпечує зв’язок для 40÷45 стаціонарних абонентів, або до 25 рухомих абонентів при радіусі комірки до 20 км.

До недоліків системи належить:

низька швидкість передачі 9,6÷14,4 Кбіт/с, що властиво системам другого покоління;

необхідність точної синхронізації БС, для чого використовують сигнали

GPS;

необхідність забезпечення на вході базової станції однакової потужності від всіх абонентів, що ускладнює систему.

9.2. Структура системи IS-95

Структурна схема системи IS-95 приведена на рис. 9.3.

Рис.9.3 Структурна схема мережі IS-95

ЇЇ можна розділити на наступні складові:

507

Мережу радіодоступу, яка виконує всі необхідні функції радіоканалу. В її склад входять базові станції (BTS - Base Transceiver Station), контролери базових станцій (BSC - Base Station Controller) та пристрої вибору кадру

(SU – Selector Unit).

Базову мережу, яка забезпечує комутацію та маршрутизацію викликів. В

її склад входять центр комутації рухомого зв’язку MSC (Mobile Switching Centre), центр управління та обслуговування ОМС (Operation and Maintenance Centre) і база даних про абонентів та обладнання DB (Data Base).

Канали передачі мовної інформації та даних PSTN, ISDN, PDN (зовнішня мережа).

Абонентські станції АС.

Приймачі та передавачі кожного каналу BTS і АС використовують всю смугу частотного каналу шириною 1,23 МГц. Розглянемо, як в такій спільній для всіх абонентів смузі частот здійснюється передача даних, призначених для будь-якого з абонентів (наприклад, абонента 1). Спочатку (рис. 9.4)

здійснюється попереднє перетворення даних абонента 1, (в канальному кодері,

за рахунок перемежування і т.д.).

Далі, до отриманих даних вноситься канальний код 1, властивий тільки даному абоненту 1. Отриманий сигнал, після його скремблювання, здійснює модуляцію несучої частоти. Таке формування сигналу в передавачі здійснюється у вигляді послідовних кадрів, тривалістю 20 мс. Отриманий сигнал передається антеною в зону обслуговування даного передавача. На приймальному кінці, аналогічно, здійснюється демодуляція та дескремблювання отриманого сигналу. Далі, аналогічно, на основі відомого канального коду 1, з сумарних даних усіх абонентів виділяються тільки дані потрібного абонента 1.

508

Рис.9.4 Принципи зв’язку в системах СDMA

При використанні всіх інших канальних кодів, крім коду 1, внаслідок їх ортогональності, вихідний сигнал приймача буде рівний нулю. Таким чином, в

загальному, розглянуто передачу даних для потрібного абонента.

Характеристики радіоканалу

Основні характеристики системи IS-95, в основному, визначає мережа радіодоступу (рис. 9.5). Канал зв’язку від BTS до АС називається прямим каналом, а канал зв’язку від АС до BTS – зворотнім каналом.

Використання дуплексної схеми FDD (п.10 табл.9.1) означає, що з метою розділення дуплексних каналів (прямого та зворотного) використовуються різні діапазони частот 824,025...848,985 МГц та 869,025...893,985 МГц (п.1 табл.9.1).

При цьому в кожному з діапазонів використовується смуга частот 1,23 МГц

(п.3. табл.9.1).

509

Рис.9.5 Характеристики радіоканалу

В прямому каналі (п.9 табл.9.1) використовується QPSK модуляція, а в зворотному каналі О-QPSK модуляція (п.2 табл.9.1). Ці види модуляції збільшують швидкість передачі інформації в 2 рази (кожен символ передає два біти інформації).

Між БС та АС повинні передаватись біти інформації з певною швидкістю біт/с. Реально замість бітів інформації передаються символи (або чіпи) з

швидкістю символ/с (або чіп/с). Кількість символів в загальному випадку відрізняється від кількості бітів інформації. Наприклад, при використанні багатопозиційних видів модуляції кількість символів стає меншою за кількість інформаційних бітів (в одному символі передається декілька бітів). Навпаки,

при використанні кодерів з швидкістю 1/k (на один вхідний біт на виході кодера утворюється k вихідних бітів) кількість символів стає більшою за кількість бітів. Система забезпечує певну швидкість передачі незалежно від того, що передається (біти інформації чи символи). Очевидно, якщо кількість символів більша за кількість інформаційних бітів, то швидкість передачі останніх буде меншою за швидкість передачі символів. Відношення кількості чіпів до кількості бітів, які їх утворили, характеризує розширення спектру.

В системі, найвища вхідна швидкість інформаційного сигналу (в режимі

510