Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ сервиса»

(ФГБОУ ВПО «ПВГУС»)

Кафедра «Информационный и электронный сервис»

СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

Протокол УМС № __________

от "___"______________201__г.

Проректор по УМР Проректор по УРиКО

________________С.П. Ермишин ____________О.Н.Наумова

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

по дисциплине "Теоретические основы систем мобильной связи"

для студентов технических направлений ВПО

Одобрено

Учебно-методическим

Советом университета

Составитель: к.т.н., доцент Шишлин Б.В.

Тольятти 2012

Учебно-методическое пособие по практическим занятиям по дисциплине "Теория принятия решений" разработано в соответствиями с требованиями Федерального государственного образовательного стандарты высшего профессионального образования по направлению подготовки 010300 «Фундаментальные информатика и информационные технологии» (квалификация (степень) «бакалавр»), утвержденного приказом Министерством образования и науки РФ 8 декабря 2009 г. № 712; Федерального государственного образовательного стандарты высшего профессионального образования по направлению подготовки 100100 «Сервис» (квалификация (степень) «бакалавр»), утвержденного приказом Министерством образования и науки РФ 18 ноября 2009 г. № 627; Федерального государственного образовательного стандарты высшего профессионального образования по направлению подготовки 210400 «Радиотехника» (квалификация (степень) «бакалавр»), утвержденного приказом Министерством образования и науки РФ 22 декабря 2009 г. № 814; Федерального государственного образовательного стандарты высшего профессионального образования по направлению подготовки 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» (квалификация (степень) «бакалавр»), утвержденного приказом Министерством образования и науки РФ 22 декабря 2009 г. № 785; Федерального государственного образовательного стандарты высшего профессионального образования по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» (квалификация (степень) «бакалавр»), утвержденного приказом Министерством образования и науки РФ 9 ноября 2009 г. № 553; Федерального государственного образовательного стандарты высшего профессионального образования по направлению подготовки 230400 «Информационные системы и технологии» (квалификация (степень) «бакалавр»), утвержденного приказом Министерством образования и науки РФ 14 января 2010 г. № 25; Федерального государственного образовательного стандарты высшего профессионального образования по направлению подготовки 231000 «Программная инженерия» (квалификация (степень) «бакалавр»), утвержденного приказом Министерством образования и науки РФ 9 ноября 2009 г. № 543.

Рассмотрена на заседании кафедры «Информационный и электронный сервис»

Протокол № 10 от 18 мая 2012 г.

Зав. кафедрой «Информационный и электронный сервис»

к.т.н., доцент В.И. Воловач

Одобрено Научно-методическим советом по специальностям 100101.65 «Сервис», 210303.65 «Бытовая радиоэлектронная аппаратура», 210312.65 «Аудиовизуальная техника», направлениям подготовки 010300.62 «Фундаментальные информатика и информационные технологии», 100100.62 «Сервис», 210100.62 «Электроника и микроэлектроника», 210300.62 «Радиотехника», 210400.62 «Телекоммуникации» (ГОС ВПО), 210400.62 «Радиотехника» (ФГОС ВПО), 210700.62 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», 230100.62 «Информатика и вычислительная техника», 230100.68 «Информатика и вычислительная техника», 230200.62 «Информационные системы», 230400.62 «Информационные системы и технологии», 231000.62 «Программная инженерия», 231000.68 «Программная инженерия», специальностям СПО 210308.51 «Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники (по отраслям)», 230106.51 «Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей», 230113.51 «Компьютерные системы и комплексы»

Протокол № 9 от 18 мая 2012 г.

Председатель научно-методического совета

к.т.н., доцент В.И. Воловач

Рецензент:

зав. кафедрой «Высшая математика», к.ф.-м.н., доц. Никитенко Т.В.

Содержание

Структура и объём дисциплины…………………………………………..

Введение. Цели и задачи изучения дисциплины…………………………

1. Функциональная схема СМС и её элементы…………………………..

   1. Основные требования, предъявляемые к профессиональным системам подвижной связи.

   2. Функциональная схема СМС и её элементы: подвижная станция, базовая станция, центр коммутации, интерфейсы мобильной связи и их стандартизация.

   3. Архитектура и структура сетей систем мобильной связи.

   4. Основные типы систем связи с подвижными объектами.

   5. Транкинговые системы связи.

   6. Системы персонального радиовызова.

   7. Системы персональной спутниковой связи.

   8. Сотовые системы связи с подвижными объектами.

2. Организация работы системы мобильной (сотовой) связи.

   1. Принципы функционирования сотовых систем связи; состав и структура сотовой системы связи.

   2. Регламентация радиочастотного спектра, используемые диапазоны волн.

   3. Помехи в сотовых системах связи с подвижными объектами; затухания и замирания сигналов.

   4. Частотные, физические и логические каналы. Инициализация и установление связи. Аутентификация и идентификация. Передача обслуживания. Роуминг. Функции мобильной связи.

   5. Основные стандарты мобильной связи.

3. Оптимизация использования частотного диапазона и обработки сигналов в сотовой связи.

   1. Полосы частот сотовой связи. Принцип повторного использования частот.

   2. Методы множественного доступа; варианты множественного доступа; множественный доступ с частотным разделением; множественный доступ с временным разделением; множественный доступ с кодовым разделением; пути повышения емкости системы сотовой связи.

   3. Организация дуплексного режима в системах мобильной связи; временное и частотное разделения в дуплексной связи.

   4. Узкополосная система с частотным разделением каналов (FDMA). Расчет числа пользователей. Нелинейные эффекты в системе связи FDMA.

   5. Особенности систем с временным разделением каналов. Расчет числа пользователей. Системы с кодовым разделением каналов. Оценка числа пользователей.

   6. Организация физических и логических каналов; типы логических каналов; структура логических каналов связи и управления; организация физических каналов.

   7. Основные принципы компенсации искажений сигналов; разнесенный прием.

   8. Использование широкополосных сигналов.

4. Цифровая обработка сигналов в СМС.

   1. Роль и построение цифровой обработки; характеристики речевых сигналов. Аналого-цифровое преобразование. Сегментация и кодирование речи. Канальное кодирование и перемежение.

   2. Модуляция сигналов в цифровых системах мобильной связи. Спектральное представление сигналов; модуляционные форматы и критерии их выбора. Шифрование и аутентификация.

   3. Борьба с влиянием многолучевого распространения; многолучевое распространение и его проявления; разнесенный прием; скачки по частоте; эквалайзинг.

   4. Сотовая связь как система массового обслуживания. Проблема проектирования систем сотовой связи.

5. Абонентский радиотелефонный аппарат.

   1. Абонентский радиотелефонный аппарат и его возможности.

   2. Функциональная и структурная схемы аналогового и цифрового сотового радиотелефона.

   3. Услуги сотовой связи. Конфиденциальность связи. Фрод в сотовой связи. Биологическая безопасность.

6. Сравнительный анализ систем мобильной связи.

   1. Транкинговая связь. Персональный радиовызов (пейджинг).

   2. Мобильная спутниковая связь.

   3. Беспроводной телефон и локальные беспроводные сети.

7. Оптические системы беспроводной связи.

   1. Оптические беспроводные системы. Различие беспроводной оптической и радиосвязи.

   2. Организация связи посредством оптической беспроводной связи. Компоненты и элементы оптической беспроводной связи.

8. Технические основы построения систем мобильной связи.

   1. Технические концепции построения СМС. Организация линий связи между абонентской станцией, базовой станцией и между базовыми станциями. Определение радиуса зоны уверенного приема. Модели радиосигналов с замираниями, обусловленными многолучевым распространением. Вероятностный характер распространения радиоволн в условиях города.

   2. Методы и цели разнесения сигналов. Сравнение различных методов разнесения сигналов БС. Применение методов разнесения сигналов в подвижной радиосвязи (на примере сотовой связи стандарта GSM). Улучшение характеристик помехоустойчивости.

   3. Расширение спектра сигнала для понижения уровня шума. Расширение спектра методом прямой последовательности. Многостанционный метод с кодовым разделением каналов. Система со скачкообразным изменением частоты. Расширение спектра с перестройкой во времени.

   4. Причины нестабильности уровня сигнала мобильной станции в пространстве и во времени. Методы расчета среднего ожидаемого уровня сигнала. Математические модели радиолиний. Модель распространения радиоволн в свободном пространстве. Опорное расстояние. Расчет уровня сигнала.

   5. Двухлучевая модель. Расчет уровня сигнала. Дифракция радиоволн на препятствии. Математическая модель. Расчет напряженности поля за препятствием. Расчет напряженности поля методом Okumura. Метод Hata. Учет профиля трассы при расчете ослабления радиоканалов.

9. Беспроводные локальные сети. Семейство стандартов для широкополосного доступа. Системы мобильной связи стандарта 802.16е.

   1. Основные понятия локальных беспроводных сетей. Стандарты и типы беспроводных сетей. Сравнительная оценка по основным характеристикам.

   2. Мобильный WiMAX. Основные характеристики и свойства. Основы ортогонального многостанционного доступа с частотным разделением каналов – OFDMA. Структура и формирование OFDMA-подканалов.

   3. Технологии интеллектуальной антенны. Частичное повторное использование частоты. Групповая доставка и широковещательное обслуживание.

   4. Параметры мобильного WiMAX. Архитектура мобильного WiMAX.

10. Транкинговые системы радиосвязи.

10.1Архитектура транкинговых сетей. Классификация транкинговых сетей. Транкинговая система SmarTrunk.

10.2 Цифровые транкинговые системы. Особенности стандарта TETRA. Тенденции развития транкинговых систем радиосвязи.

11. Системы мобильной связи третьего и четвертого поколения. Стандарты беспроводного абонентского доступа

11.1 Стандарты третьего поколения. Пути эволюции систем третьего поколения. IMT-2000. Сервисные требования. Требования к спектру. Совместимость. Типы систем третьего поколения.

11.2 Основные процедуры LTE. Процедуры физического уровня. Управление доступом к среде. Обеспечение качества обслуживания. Служба планирования управления доступом к среде. Управление мощностью. Инициализация вызова и запрос полосы. Передача вызова (хэндовер). Безопасность.

11.3 Стандарты систем беспроводных телефонов общего пользования. Стандарт DECT. Особенности использования стандарта с кодовым разделением каналов в России. Стандарт PHS.

Библиографический список