uzluga.ru
добавить свой файл


Лекция

  • Сотовая система связи

  • 2-го поколения

  • CDMAOne


Общие представления о системах с кодовым разделением каналов. Стандарт CDMAOne (IS-95)



Теоретические основы функционирования сетей связи с кодовым разделением каналов

  • Сложные сигналы:



Преобразования ширины спектра сигналов



Преимущества сигналов с большой базой

  • Высокая помехозащищенность систем связи

  • Эффективная борьба с искажениями в канале связи

  • Одновременная работа многих абонентов в общей полосе частот за счет кодового разделения каналов

  • Совместимость передачи информации одновременно с измерением параметров движения объектов

  • Более эффективное использование спектра частот на ограниченной территории



Основные способы расширения базы сигналов

  • Быстрое скачкообразное изменение несущей частоты

  • (каждый символ передается набором дискретных частот)

  • Прямое расширение спектра частот

  • (умножение узкополосного сигнала на псевдослучайную последовательность (ПСП))

  • Условия для организации систем со сложными сигналами:

  • Расширение базы сигнала посредством кода

  • Кодовая синхронизация передающей и приемной сторон

  • Уровень взаимных помех в системе не выше порогового

  • Применение оптимальных кодовых последовательностей с целью улучшения характеристик системы





Принцип CDMA



Выбор кодовых последовательностей

  • Прямой канал (от БС к МС)

  • поддержка тактовой и кадровой синхронизации адресных последовательностей рабочих каналов одной БС. На входе приемника МС сохраняется режим синхронизации –

  • адресные последовательности – ансамбли ортогональных сигналов – функции Уолша

  • Обратный канал (от МС к БС)

  • У адресных последовательностей разных МС сдвиги произвольные. Бинарные коды на основе М-последовательностей с хорошими свойствами периодической автокорреляционной функции



Характеристика канала связи

  • Зона действия сотовой связи – города и пригороды – сильно различается плотность застройки

  • МС обычно находятся вне зоны прямой радивидимости БС, сигналы к МС приходят в ходе переотражений и дифракции

  • МС постоянно в движении, во время сеанса связи вносятся доплеровские частотные сдвиги

  • Многолучевое распространение – МС принимает множество интерферирующих сигналов - копий



Вследствие указанных явлений возникают:

  • Затухания сигналов

  • Медленные замирания

  • Быстрые замирания



Затухания сигналов



Медленные замирания

  • Медленные замирания

  • Возникают из-за перемещения абонента на большие расстояния (больше 10 длин волн)

  • Моделируются логарифмическим нормальным законом

  • Быстрые замирания

  • (интерференция в локальной зоне)

  • Моделируются законом распределения Релея-Райса



CDMAOne

  • Bсимв=19.2 ксимв./с

  • Вчип=1.2288 Мчип/с

  • SF=64 - коэффициент расширения спектра



От БС к МС

  • Каналообразующие последовательности - 64 ортогональные последовательности функций Уолша

  • Скремблирующие коды – m-последовательности L=215-1 элементов закрывают БС со сдвигом на 64 элемента. Всего 512 БС

  • Длинный скремблирующий код L=241-1 для выделения и шифрации отдельных каналов



Спектры сигналов на входе и выходе приемника



Структура передающего тракта БС CDMAOne



Структура передающего тракта МС CDMAOne



Принцип построения Rake-приемника



Преимущества CDMA

  • Высокая эффективность использования канального ресурса. Возрастание пропускной способности сети.

  • Пониженная мощность абонентских и базовых станций. Меньший уровень помех для других электронных устройств.

  • Упрощение частотного планирования. Все базовые станции используют один и тот же канальный ресурс.

  • Простота изменения скоростей передачи «вверх» и «вниз» для различных абонентов. Поддержка ассиметричных видов передачи информации.

  • Мягкий хэндовер. Снижение числа обрывов связи из-за хэндовера. Улучшение качества связи при передачи данных, видеосигналов и мультимедиа.

  • Использование Rake-приемника для выделения и обработки наиболее сильных сигналов при многолучевом распространении.

  • Улучшение качества передачи телефонии за счет устранений замираний при многолучевом распространении.

  • Упрощение передачи каналов управления.



Сложности в реализации сетей CDMA

  • Жесткие требования к синхронизации кодирующих последовательностей в приемниках. Необходимость когерентной обработки принятых сигналов.

  • Необходимость быстрой регулировки мощности передатчика мобильной и базовой станций.

  • Зависимость дальности связи от скорости передачи и скорости перемещения абонента.

  • Динамические снижения качества связи при перегрузке соты. Необходимость адаптивного управления сетью в реальном времени.

  • Необходимость в сетях на основе CDMA временной синхронизации всех базовых станций от системы глобального позиционирования GPS.