Вопрос 3

3 Задание:

3.1 Изучить принцип организации сотовой связи, федеральные стандарты сотовых сетей, принятых в РФ.

3.2 Изучить и привести структурную схему построения сотовой сети (смотри рисунок 8 методических указаний).

3.3 Рассчитать радиус зоны обслуживания Ro, количество сот L, число базовых станций NБС, число кластеров k в заданной зоне обслуживания, расстояние D между центрами ячеек, в которых используются одинаковые полосы частот (исходные данные таблица 4).

3.4 Рассчитать количество речевых каналов m в пределах одной базовой станции и общее количество речевых каналов сети сотовой связи одного оператора. При расчете речевых каналов следует помнить, что при построении сетей сотовой связи общее количество частотных каналов распределяется между всеми операторами. В стандарте GSM-900 - 124 канала, а в GSM-1800 - 374 канала, причем каждый частотный канал еще делится на временные интервалы (таблица2). В данной работе условно примем равномерное распределение каналов между всеми операторами. Привести схему построения сети сотовой связи (смотри рисунок 9).

3.5 Для выполнения задания изучите методические указания.

Таблица -4 Исходные данные

№ варианта	Наименование стандарта	Зона обслуживания, S, км2	Радиус рабочей зоны БС, R, км	Количество БС в одном кластере, С	Количество ЦК	Количество операторов
1	GSM – 1800	9565,06	10,8	6	1	2
2	GSM – 900	8014,7	8	7	2	3
3	GSM – 1800	2925,8	5,5	8	3	4
4	GSM – 900	7789,4	12,3	5	2	2
5	GSM – 1800	6462,6	8,9	6	3	3
6	GSM – 900	32135,2	19,6	7	2	4
7	GSM – 1800	3649,2	7	4	3	2
8	GSM – 900	22125	13,5	6	2	3
9	GSM – 1800	8688,64	9,3	7	3	4
10	GSM – 900	5042,3	7,8	5	2	2

Методические указания по решению вопроса 1

1.1 Цифровые системы передачи с врк

Системы передачи, в которых все виды сигналов электросвязи передаются посредством цифровых сигналов, называются цифровыми системами передачи (ЦСП). В основу построения ЦСП положен принцип временного разделения каналов (ВРК).

Принцип ВРК состоит в том, что в качестве переносчика первичного сигнала выбрана периодическая последовательность узких импульсов и модуляция этих импульсов по амплитуде, групповой тракт предоставляется поочередно для передачи сигналов каждого канала многоканальной системы. Аналоговые сигналы преобразуются в дискретную последовательность и передаются по цепи только в определенные промежутки времени. Процесс преобразования непрерывного сигнала в импульсный называется дискретизацией во времени.

Исходные непрерывные сигналы каждого канала (рисунок 1) поступают на фильтры нижних частот ФНЧ, ограничиваются по частоте Fmax, а затем поступают на канальные амплитудно-импульсные модуляторы (АИМ1..АИМn), осуществляющие дискретизацию этих сигналов. Работой модуляторов управляет периодическая последовательность импульсов, вырабатываемая генераторным оборудованием ГО передатчика. Частота следования импульсных последовательностей, управляющих работой АИМ различных каналов, равна частоте дискретизации, которая определяется по формуле, как

Fд = (2,1…2,4) F max. Следовательно, период следования канальных импульсов Тд = 1/ F_Д, Для стандартного канала ТЧ, имеющего спектр 0,3...3,4 кГц Fmax =3,4 кГц частота дискретизации выбирается равной F_Д = 8 кГц. Максимальный период дискретизации для n каналов определяется ТД = 125/n (мкс). За каждый период Тд происходит одноразовая работа АИМ. В момент работы АИМ в линию передается мгновенное значение (отсчет) сигналов каждого канала многоканальной системы. Каналы работают поочередно, благодаря этому передаются импульсы дискретизированного второго разговорного сигнала, третьего и т.д. Последовательность отсчетов канальных сигналов образуют групповой АИМ - сигнал. Импульсы разных АИМ сигналов сдвинуты друг относительно друга по времени. Интервал времени Тк между ближайшими импульсами группового сигнала называется канальным интервалом. Промежуток времени между соседними импульсами одного индивидуального сигнала называется циклом передачи Тц. Цикл передачи - это время, за которое передаются импульсы всех каналов, взятых по одному разу. Длительность цикла равна периоду дискретизации: Тц = Тд.

Импульсы разных АИМ сигналов поступают в блок кодера, где происходит квантование и кодирование каждого отсчета с помощью АЦП. С помощью формирователя линейного спектра (ФЛС) добавляются избыточные и служебные биты и формируется необходимый цифровой поток. Для уменьшения шума квантования применяется компандерная система (компрессор, экспандер).

На приемной оконечной станции с помощью декодера из цифрового потока происходит выделение канальных сигналов, которые разделяются с помощью временных селекторов (ВС1…..ВСn). Работой ВС управляют импульсные последовательности, поступающие с ГО приемника. Для того, АИМ и ВС передающей и приемной станций работали синхронно и синфазно, с передающей станции на приемную передается специальный сигнал синхронизации, обеспечивающий согласованную во времени работу ГО пер и ГО пр. Фильтры нижних частот осуществляют восстановление исходного (непрерывного) сигнала из последовательности амплитудно-модулированных импульсов.

Преобразование аналогового сигнала в цифровой производится в три этапа:

1 аналоговый сигнал подвергается амплитудно-импульсной модуляции (АИМ): амплитуды импульсов (U АИМ) изменяются в соответствии с изменением мгновенных значений аналогового сигнала, длительность и частота следования импульсов остаются постоянными. Частота следования импульсов для одного канала ТЧ выбирается равной F_Д = 8 кГц. Максимальный период дискретизации для n каналов определяется ТД = 125/n (мкс);

2 квантование сигналов по амплитуде (по уровню) эквивалентно округлению амплитудных значений до ближайшего его разрешенного уровня. Диапазон возможных значений сигнала разбивается на отрезки, называемые шагом квантования ∆i. Внутри каждого шага квантования выбирают разрешенные для передачи значения сигнала - уровни квантования. При этом возникают ошибки или шумы квантования ξ_кв = |U_АИМ| - |Uкв |, где UКВ амплитуда квантованной выборки;

3 кодирование квантованных по амплитуде импульсов, каким - либо цифровым кодом. На этом этапе происходит преобразование, которое называется импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ). В результате импульсно-кодовой модуляции получается цифровой ИКМ - сигнал. Каждый квантованный по уровню АИМ сигнал кодируется, т.е. преобразуется в определенную комбинацию прямоугольных импульсов постоянной амплитуды. Квантованные по уровню импульсы передаются соответствующим цифровым кодом. Квантованное значение амплитуды кодируется, как правило, 7 - или 8 - битным двоичным кодом. Такое квантование позволяет передать m= 2⁷ = 128 или n = 2 ⁸ = 256 разрешенных уровней. Скорость цифрового потока определяется по формуле υ = F_Д×m.

Рисунок 1 - Схема структурная. n - канальная оконечная ЦСП с ИКМ и ВРК