Всего каналов в системе:

48каналов · 32ячейки = 1536 каналов

Радиус ячейки - R_ячейки, например: = 1,6км.

Минимальный радиус ячейки, которую можно разбить на более мелкие, должен быть не менее 1,5км

Площадь одной ячейки (шестиугольной соты - гексагон) - S_ячейки - определяется из:

S_ячейки = R²_ячейки · 1,5 · √3 = (1,6км)² · 1,5 · 1,73 = 2,56км² · 1,5 · 1,73 = 6,64км²

Географическая (площадь) зона, которую может обслуживать вся система - S_{системы}:

S_{системы} = S_ячейки · n_ячеек · = 6,64км² ·32ячейки = 212,48км²

D - минимальное расстояние между центрами ячеек, использующих одну и ту же полосу частот, которую называют группой внутренних каналов:

D = R · √3N = 1,6км · 1,73 · 2,645 = ~7,32км

d - расстояние между центрами смежных ячеек:

d = √3 ·R = 1,73 · 1, 6км = 2,77км

Пример № 2 - увеличение пропускной способности системы:

Дано: для схемы, в которой количество n' = 32ячейки х 4 = 128ячеек - в 4 раза больше, чем в предыдущем примере, площадь - S'_ячейки - каждой ячейки - сократится в 4 раза и будет равна: S' _ячейки = 6,64км² : 4 = 1,66км²

Общая зона покрытия S_{системы} останется прежней:

S'_{системы} = 1,66км² · 128ячеек = 212,48км²

Общая пропускная способность системы (количество каналов) увеличится в 4 раза и будет равно:

K´ ячейки · n'ячеек = 48каналов · 128ячеек = 6144 каналов

Параметры ячеек, пример:

Параметры	Макроячейка	Микроячейка
Радиус ячейки, км.	1,5 - 2,0	0,15 - 0,2
Мощность передаваемого сигнала, Вт.	1,0 - 10,0	0,1 - 1,0
Средний разброс задержек, мкс.	0,1 - 10,0	10,0 - 100,0

Функционирование системы сотовой связи gsm поколения 2g

Включенная мобильная станция MS сканирует и, выбирая настроечный канал (самый сильный), начинает его "прослушивать". MS автоматически выбирает антенну BTS той ячейки, в пределах которой она будет работать. Затем между центром коммутации мобильной связи MTSO (MSC) и MS выполняется функция идентификации (опознания) MS и регистрации ее местонахождения. Эта процедура периодически повторяется для "слежения" за передвижением MS. Если MS входит в зону действия новой ячейки, вновь выбирается BTS и процесс повторяется.

Вызов с мобильной станции - MS начинается с передачи номера вызываемой MS по предварительно выбранному настроечному каналу в базовую станцию BTS, которая в свою очередь направляет запрос в центр коммутации мобильной связи MSC.

MSC может устанавливать следующие типы соединений:

-между MS своей зоны;

-между MS в разных зонах - по выделенным каналам связи, каналам телефонной сети общего пользования (ТфОП) и др.

Если устанавливается соединение с MS, центр коммутации MSC отправляет адресное сообщение конкретной BTS в зависимости от номера вызываемой MS, выбирает подходящий канал для информационного обмена внутри ячейки каждой BTS и уведомляет каждую BTS.

BTS в свою очередь уведомляет вызываемую MS, которая настраивается на выделенный ей канал, в результате чего осуществляется информационный обмен (речь, данные).

Если MS во время соединения выходит за пределы одной ячейки и входит в зону действия другой, информационный канал заменяется с помощью новой BTS в новой ячейке на другой без перерыва действия связи между MS пользователей.

При отбое со стороны одной из MS, участвовавших в информационном обмене, уведомляется центр коммутации мобильной связи MSC, который освобождает информационные каналы обеих BTS.

Возможны случаи, когда из-за слабого сигнала или интерференции, BTS не может поддерживать требуемое качество каналов, она уведомляет об этом центр коммутации мобильной связи - MSC, который в свою очередь осуществляет разъединение установленного соединения.

Системы сотовой связи второго поколения 2G полностью цифровые, т.е. для передачи данных и оцифрованной речи предоставляются цифровые информационные каналы, но не последняя миля, где аналоговый режим передачи.

Обмен информацией между MS и BTS осуществляется в аналоговой форме, поэтому цифровые сигналы (речь, видео, данные) должны быть преобразованы в аналоговую форму.

.

Аналого-цифровое преобразование - АЦП и цифро-аналоговое преобразование – ЦАП сигналов в сетях беспроводной связи - СБС

Четыре этапа аналого-цифрового преобразования сигнала:

• фильтрация (речевой спектр 4,0кГц – ФНЧ);

• дискретизация аналогового сигнала (частота дискретизации - 8,0кГц) - АИМ;

• квантование (2³ = 8 равномерных шагов квантования);

• кодирование квантованного сигнала (последовательность битов).

В микропроцессорных системах роль импульсного элемента выполняет аналого-цифровой преобразователь - АЦП, а роль обратного преобразователя - экстраполятора – цифро-аналоговый преобразователь - ЦАП.

Аналого-цифровое преобразование заключается в преобразовании информации, содержащейся в аналоговом сигнале, в цифровой код.

Цифро-аналоговое преобразование призвано выполнять обратную задачу, т.е. преобразовывать число, представленное в виде цифрового кода, в эквивалентный аналоговый сигнал.

АЦП устанавливаются в цепях каналов цифровых систем для преобразования аналоговых сигналов в цифровые сигналы. АЦП выполняет функции: дискретизация, квантование по уровню, кодирование.

Общая функциональная схема АЦП

АИМ

(амплитудно- импульсный модулятор)

Q

(устройство квантования по уровню)

К

(кодирование)

S(t) S^'(t)

t_д частота дискретизации

На вход АЦП подается сигнал в виде тока (или напряжения), который в процессе преобразования квантуется по уровню тока (или напряжения) и кодируется (например, трехразрядным двоичным числом).

Характеристика 3-х разрядного АЦП

(3-х битовое кодирование) квантованная кривая

шаг квантования - U_LSB

U_{начальн.} = U_0,1 – 0,5U_LSB

где: U _0,1 – напряжение первого межкодового

перехода

Входные сигналы могут принимать значения

в диапазоне:

от – U_max до + U_max,

Выходные сигналы соответствуют восьми (2³) 000

дискретным уровням.

Величина входного напряжения, при которой происходит переход от одного значения кода АЦП к другому соседнему значению кода, называется напряжением межкодового перехода.

Разность между двумя смежными значениями межкодовых переходов называется шагом квантования - U_LSB - шаг квантования.

LSB - Least Significant Bit.

Начальной точкой характеристики преобразования называется точка, определяемая значением входного сигнала, определяемого как:

Основные характеристики систем сотовой связи GSM
Параметры	GSM 900 / GSM 1800
Год внедрения	1990
Полоса частот для передачи сигнала от базовой станции, мГц	935,0 – 960,0
Полоса частот для передачи сигнала от мобильной станции, мГц	890,0 - 915,0
Полоса частот между исходящим и нисходящим каналом, мГц	45,0 (GSM 900); 95,0 (GSM1800)
Ширина полосы частот канала, кГц	200,0
Количество дуплексных каналов в обоих направлениях	124+124=248; 187+187=374
Максимальная мощность мобильной станции, Вт	20,0
Количество пользователей на один канал	8
Максимальная скорость передачи данных в одном временном интервале (канале), кбит/с	156,25бит : 4,615мс=33,8
Общая скорость по 8 временным интервалам –слотам (в кадре), кбит/с	33,8 х 8 = 270,4
Скорость кодирования, кбит/с	13,0
Технология модуляции	FDMA+TDMA (ЧМ + множ. доступ с временным разделением каналов); CDMA - множ. доступ с кодовым разделением каналов)
Количество логических каналов (число слотов - временных интервалов GSM - в кадре TDMA)	8
Максимальный радиус ячейки, км	35,0
Максимальная скорость движения мобильной станции, км/час (м/с)	250,0 (69,4)
Максимальная длительность 1-го слота (временного интервала), мс	0,577
Максимальная длительность кадра, мс	0,577 х 8слотов = 4,615
Средняя продолжительность одного соединения, с	130,0
Число битов во временном интервале: информационных + сигнальных	148 + 8,25 - всего 156,25

В цифровых системах сотовой связи GSM каждый канал в одной ячейке может быть одновременно использован несколькими пользователями, благодаря схеме множественного доступа с временным разделением (каналов) – TDMA.

В системе GSM схема SDMA - множественного доступа с пространственным разделением (каналов) реализуется с помощью ячеек и станций BTS. Каждой MS назначается BTS, а для разделения нисходящего, или обратного и исходящего, или прямого каналов связи используется FDMA - множественный доступ с частотным уплотнением (каналов). Для доступа к среде применяются одновременно две схемы: TDMA и FDMA - множественный доступ соответственно с временным и частотным разделением (каналов).

Иерархия кадров системы GSM (интервалы и пакеты)

В системе GSM 900 схема FDMA использует 124 канала в каждом направлении (всего 248 каналов) шириной по 200,0кГц,

в системе GSM 1800: 187+187 в каждом направлении (всего 374 канала).

Каждый из 248 каналов дополнительно делится по времени на кадры FDMA, т.е. диапазон каждого канала шириной 200,0кГц делится на кадры, которые непрерывно следуют один за другим.

Продолжительность кадра составляет 4,615мс.

Кадр делится на 8 слотов (временных интервалов) GSM, при этом каждый интервал представляет собой физический канал TDM с временным разделением.

Таким образом, каждый канал TDM каждые 4,615мс занимает несущую частоту шириной 200,0кГц на время: 4,615мс : 8 временных интервалов = 577,0мкс = 0,577мс

Данные передаются пакетами емкостью 148бит (нормальный пакет) каждый продолжительностью 546,5мкс, оставшиеся 30,5мкс (577,0мкс - 546,5мкс = 30,5мкс) используются как защитный интервал, для устранения перекрытия с другими пакетами и для возможности включения и выключения передатчика.

Максимальная скорость передачи данных определяется, исходя из заполнения всего временного интервала битами.

За 577,0мкс передается 156,25бит, следовательно, максимальная физическая скорость передачи данных в каждом канале TDM составляет:

156,25бит : 4,615мс (0,004615с) = 33,85кбит/с;