
- •Мобильные системы радиосвязи
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Беспроводные сети связи
- •1.1. Мобильные системы связи
- •1.1.1. Мобильные системы связи первого поколения
- •1.1.2. Мобильные системы связи второго поколения
- •1.1.3. Мобильные системы связи третьего поколения
- •1.2. Общее представление сети связи
- •1.2.1. Модель OSI-7 для открытых сетей связи
- •1.2.2. Уровни модели OSI-7
- •1.2.3. Реализация модели OSI-7 для радиосетей
- •1.3. Функциональная схема сети радиосвязи
- •Заключение
- •2. Цифровые модулирующие сигналы
- •2.1. Представление цифрового сигнала во временной и частотной областях
- •2.2. Виды и параметры цифровых сигналов
- •2.2.1. Виды цифровых сигналов
- •2.2.2. Параметры цифровых сигналов
- •2.2.3. Спектральная плотность мощности цифровых сигналов
- •2.3. Прохождение цифрового сигнала по линейным цепям и межсимвольная интерференция
- •2.3.1. Искажения сигнала в линейных цепях
- •2.3.2. Межсимвольная интерференция
- •2.3.3. Критерий Найквиста
- •2.3.4.Ограничение полосы частот цифрового сигнала
- •Заключение
- •3.Узкополосные модулированные сигналы
- •3.1. Общие свойства модулированных сигналов
- •3.1.1.Определение модулированного сигнала во временной и частотной областях
- •3.1.2. Функциональные схемы модуляторов и демодуляторов
- •3.1.3. Ограничение спектра модулированного колебания
- •3.1.4. Энергия и расстояние между символами модулированного сигнала
- •3.2. Импульсная амплитудная модуляция РАМ
- •3.3. Фазовая модуляция PM
- •3.3.1. Общее представление фазомодулированного сигнала
- •3.3.2. Бинарная фазовая модуляция BPSK
- •3.3.3. Квадратурная фазовая модуляция QPSK
- •3.3.4. Дифференциальная бинарная фазовая модуляция DBPSK
- •3.3.7. Амплитудно-фазовая модуляция QAM
- •3.4. Частотная модуляция FM
- •3.4.2. Частотная модуляция минимального фазового сдвига MSK
- •Заключение
- •4. Модулированные сигналы с расширенным спектром
- •4.1. Сигналы с непосредственным расширением спектра DSSS
- •4.1.1. Основные свойства DSSS сигналов
- •4.1.2. Система связи с DSSS сигналами
- •4.2. Широкополосные сигналы со скачками частоты FHSS
- •4.3. Сверхширокополосные сигналы UWB
- •4.4. Многомерные сигналы
- •4.4.1. Общее описание многомерных сигналов
- •4.4.2. Многомерная ортогональная частотная модуляция OFDM
- •Заключение
- •5. Синтез и преобразование частот
- •5.1. Функциональная схема ФАПЧ и синтезатора частоты
- •5.2. Основное уравнение синтезатора частоты
- •5.3. Параметры синтезатора частоты
- •5.3.1. Полоса удержания (захвата)
- •5.3.2. Ошибка частоты и фазы в установившемся режиме
- •5.3.3. Переходные характеристики и время установления частоты
- •5.3.5. Устойчивость
- •5.4. Частотная модуляция в синтезаторе частоты
- •5.5. Преобразование частоты в петле ФАПЧ
- •Заключение
- •6. Распространение радиоволн в условиях города
- •6.1. Методы анализа распространения радиоволн
- •6.2. Расчет дальности радиосвязи в модели "большого расстояния"
- •6.2.1. Расчет дальности связи по методике МККР
- •6.2.3. Расчет теневых зон радиосвязи
- •6.2.4. Распространение радиоволн внутри здания
- •6.3. Анализ распределения поля в модели "малого расстояния"
- •6.3.1. Энергия принимаемого сигнала в многолучевом радиоканале
- •6.3.2. Параметры многолучевого канала
- •6.3.3. Типы фединга в многолучевом канале
- •Заключение
- •7. Детектирование и прием цифровых сигналов
- •7.1. Критерий максимального правдоподобия
- •7.2. Корреляционный и согласованный прием
- •7.3. Согласованный фильтр
- •7.4. Достоверность приема бинарной цифровой информации в условиях белого гауссовского шума
- •7.7. Когерентное детектирование
- •7.7.1. Когерентное детектирование BPSK сигнала
- •7.7.2. Схема Костаса оптимального детектирования сигналов с угловой модуляцией
- •7.8. Тактовая синхронизация
- •Заключение
- •Прием сигналов в условиях фединга
- •8.1. Разнесенный прием в широкополосных каналах
- •8.1.1. Статистика принимаемых сигналов
- •8.1.2. Достоверность приема информации
- •8.1.3. Методы реализации разнесенного приема
- •8.2.1. Общие принципы работы эквалайзера
- •8.2.2. Линейный и нелинейный эквалайзеры
- •8.3. Интерливинг
- •Заключение
- •9. Стандарты на радиоканал мобильной связи
- •9.1. Требования к параметрам передатчика
- •9.2. Требования к параметрам приемника
- •Заключение
- •Литература
программные устройства, реализующие все возможные процедуры, предусмотренные моделью. Функционирование простейшей замкнутой транкинговой сети связи, не имеющей выхода на другие радиоили телефонные сети, описывается всего лишь двумя нижними уровнями (канальным и физическим). Стандарты радиосетей в большинстве случаев ограничиваются формализацией всего лишь трех нижних уровней (сетевого, канального и физического). Более высокие уровни уже слабо связаны с типом физической линии передачи и практически являются общими для любой сети связи. Если реальная радиосеть имеет выход в какую-нибудь глобальную сеть связи (например, Интернет), то взаимодействие с этой сетью описывается на высших уровнях с использованием существующих сетевых протоколов (TCP/IP, X.25 и т.п.). В описании стандарта радиосвязи лишь указываются протоколы высоких уровней, которые могут или должны использоваться для дальнейшего прохождения информации. Также понятно, что принятая модель отражает только общие, принципиальные свойства функционирования сети связи. Каждый конкретный протокол связи имеет свои особенности и свою структуру, которые только в целом совпадает с моделью. Конкретный протокол, как правило, не содержит все 7 уровней модели OSI и, наоборот, нижние уровни модели OSI могут делиться на большое количество подуровней, отражающих специфику функционирования сети.
1.2.3. Реализация модели OSI-7 для радиосетей
Общеканальная система сигнализации SS-7 (Signal System) является самой известной и распространенной системой сигнализации, построенной на основе модели OSI-7
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
взаимодействия открытых систем. В отличие от модели OSI-7, которая устанавливает общий, концептуальный подход к сигнализации и прохождению информации в сетях связи, общеканальная система сигнализации SS-7 является конкретным стандартом сигнализации, определяющим точные цифровые и временные спецификации сигналов взаимодействия. Система сигнализации SS-7 в целом соответствует модели OSI-7, но определена только для некоторых уровней модели. Соотношение системы сигнализации SS-7 и модели взаимодействия открытых систем OSI-7 показано на рис.1.11.
Первые три уровня МРТ 1, МРТ 2, МРТ 3 системы сигнализации SS-7 в основном совпадают с первыми тремя уровнями модели OSI-7. Эти три уровня определяют услуги связи при передаче данных в сети без предварительного установления соединений или между двумя соседними узлами сети. Дополнительный уровень управления соединениями SCCP (Signaling Connection Control Part)
совместно с уровнем МРТ 3 обеспечивает установление каналов связи в сети с предварительным соединением, а также маршрутизацию вызовов в сети. Основные и дополнительные уровни системы сигнализации SS-7 образуют подсистему сетевых услуг MPT (Network Transfer Part), которая соответствует трем нижним уровням модели OSI-7 и обеспечивает все соединения в локальной сети связи.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Модель OSI-7
Уровни
Прикладной
Представительский
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
Система сигнализации SS-7
Уровни |
Прикладные протоколы |
|
не |
ISDN |
|
определены |
PSTN |
|
|
|
|
Уровень управления соединением
Уровень передачи данных МРТ 3
Уровень передачи данных МРТ 2
Уровень передачи данных МРТ 1
Рис.1.11. Взаимосвязь модели OSI-7 и системы сигнализации SS-7
Система общеканальной сигнализации SS-7 не содержит протоколов, описываемых верхними уровнями модели OSI- 7, вместо которых включена так называемая подсистема пользователя (User Part). Эта подсистема содержит прикладные протоколы взаимодействия с существующими фиксированными сетями связи: аналоговыми телефонными
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

сетями общего пользования (PSTN) и интегрированными цифровыми сетями связи (ISDN).
Функциональная схема радиоканала (рис.1.12) аналогично схеме системы сигнализации SS-7 построена на основе модели OSI-7. Эта функциональная схема отражает прохождение радиосигнала между приемником и передатчиком в реальной сети радиосвязи. Другими словами, радиоканал конкретизирует аппаратную структуру физического уровня модели OSI-7 в приложении к радиосетям. Baseband процессор на рис.1.12 отражает все функции, выполняемые на канальном уровне: преобразование аналогового речевого сигнала в цифровую форму и обратно, помехоустойчивое кодирование и декодирование, формирование и декомпозицию физических и логических каналов передачи данных.
|
|
|
|
Модулятор и |
|
Усилитель |
|
|
ФНЧ |
|
полосовой |
|
мощности |
|
|
|
|
|
||
Baseband |
|
|
|
фильтр |
|
и ФНЧ |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
процессор |
|
|
|
Синтезатор |
|
Среда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
частоты |
|
распространения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Смеситель и |
|
МШУ и |
Детектор |
|
|
||
|
полосовой |
|
полосовой фильтр |
|
и ФНЧ |
|
|
||
|
фильтр |
|
распространения |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Рис.1.12. Функциональная схема радиоканала
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
В результате полностью сформированный цифровой сигнал поступает в ФНЧ радиоканала со стороны передатчика, аналогично полученный в приемнике на выходе детектора цифровой сигнал возвращается в baseband процессор для последующей обработки. Фильтр низкой частоты передатчика формирует необходимую полосу частот модулирующего сигнала. Модулятор и детектор осуществляют перенос спектра низкочастотного модулирующего сигнала на высокую частоту и восстановление исходного модулирующего сигнала из принятого модулированного ВЧ сигнала. Усилитель мощности, малошумящий усилитель и смеситель совместно обеспечивают необходимый энергетический потенциал радиолинии и выполнение требований по электромагнитной совместимости. Как следует из рис.1.12, отличительной особенностью реализации физического уровня для радиосетей является необходимость модуляции и демодуляции высокочастотного колебания при передаче информации от одного узла сети к другому, а также учет влияния условий распространения радиосигнала по эфиру на достоверность приема информации.
Радиоканал, схема которого показана на рис.1.12, выполняет следующие функции физического уровня модели
OSI-7:
∙генерацию сетки рабочих частот в выделенной части радиоспектра (стабильные кварцевые генераторы и синтезаторы частоты обеспечивают высокочастотные сигналы для модулятора передатчика и гетеродина приемника);
∙модуляцию и демодуляцию высокочастотного сигнала;
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com