Архитектура и топология сети с кодовым разделением каналов

 

Принципы построения систем сотовой связи были уже неоднократно рассмотрены вами в предыдущих курсах. Поэтому, в данном разделе мы коснемся в основном особенностей построения систем связи именно с кодовым разделением каналов.

В основе организации систем сотовой связи с кодовым разделением каналов, как и для обычных GSM систем лежит разделение обслуживаемой территории на соты.

Спектральная эффективность систем CDMA выше, чем FDMA и TDMA, за счет того, что при кодовом разделении каждый из радиоканалов занимает весь частотно-временной ресурс и взаимные помехи определяются не частотой или временным положением сигналов, а корреляционными свойствами адресных последовательностей. Поэтому в системах CDMA в каждом из секторов соты используют одни и те же радиоканалы (1-сотовые кластеры), но при этом каждой соте соответствует свой, отличный от других, набор адресных последовательностей.

Другой мерой, принимаемой для снижения уровня взаимных помех и увеличения пропускной способности сети, служит автоматическое регулирование мощности (АРМ) передатчиков MS, а в CDMA 2000 и передатчиков BS. Решение об изменении мощности передатчиков принимают на основании измерений уровня сигнала в специальном контрольном канале и ОСШ в канале трафика. АРМ очень важно для систем CDMA, ведь при существенном различии уровней сигналов в точке приема более сильные сигналы одних абонентов будут маскировать более слабые сигналы других, что приведет к потере связи.

Превышение допустимого числа абонентов не нарушает связи, а лишь несколько ухудшает её качество (эластичность системы).

Системы CDMA способны работать в одном диапазоне частот с другими радиотехническими средствами, в том числе и системами связи. При этом возможно соблюдение условий полной электромагнитной совместимости за счет малой спектральной плотности энергии сложных сигналов.

В системах CDMA в эстафетной передаче МС могут участвовать несколько БС. В результате такого пространственного разнесения качество связи при переходе МС из одной соты в другую практически не ухудшаетсяектральной плотности энергии сложгагноиотехническими средставаря возможности получения сколь угодно малого вол – системы CDMA обеспечивают «мягкую» эстафетную передачу (soft handover).

Прямые каналы в CDMA

 

Пилотный канал – используется для начальной синхронизации мобильной станции с сетью и контроля сигналов базовой станции по амплитуде, времени, частоте и фазе.

Канал синхронизации – обеспечивает идентификацию базовой станции, несет информацию о фазе её псевдослучайной последовательности. После завершения синхронизации начинаются процессы установления соединения.

Канал вызова используется для вызова подвижной станции. После приема сигнала вызова подвижная станция передает сигнал подтверждения, после чего на нее передается информация об установлении соединения и назначении канала связи.

Канал прямого доступа предназначен для передачи речевых сообщений и данных, а также управляющей информации с базовой станции на мобильную. Базовая станция может одновременно передавать информацию по 64 каналам, из которых 2 канала используются для синхронизации, 7 – для персонального вызова, остальные 55 – для передачи речевых сообщений.

На рисунке 9 показана функциональная схема передатчика базовой станции.

Рисунок 9 – Схема формирования сигнала передатчика базовой станции

 

На рисунке 9, W(t) – последовательность Уолша (одна из 64); ПСП-I/Q – квадратурные компоненты псевдослучайной последовательности 2¹⁵.

Для передачи всех 64 каналов применяется одна и та же псевдослучайная последовательность. В каждом канале при передаче используется одна из 64 последовательностей Уолша. При изменении знака бита информационного сообщения фаза используемой последовательности изменяется на 180⁰.

В стандарте IS-95A регулировка уровня мощности сигнала, излучаемого подвижной станцией осуществляется в динамическом диапазоне 84 дБ с шагом 1 дБ. Это обеспечивает возможность приема сигналов подвижных станций базовой станцией с практически одинаковым уровнем мощности не зависимо от их удаления от базовой станции.

 

Обратные каналы связи

 

К обратным каналам в стандарте CDMAOne относят канал доступа (access channel) и канал обратного трафика (reverse traffic channel).

Канал доступа (4.8 кбит/с) обеспечивает связь МС с БС пока МС ещё не настроилась на канал обратного трафика. Канал доступа используют совместно с каналом персонального вызова для регистрации МС в сети и выполнения начальных процедур по установлению соединения. Принципы обработки сигналов в тракте канала доступа сходны с принципами обработки в канале обратного трафика.

Каналы обратного трафика служат для передачи речи и данных абонентов с МС на БС, а также для сигнализации, когда МС уже выделен канал трафика.

Стандарт CDMA позволяет организовывать до 62 каналов обратного трафика, приходящихся на 1 канал персонального вызова.

При обработке в тракте канала обратного трафика низкоскоростные информационные кадры (4.8, 2.4 или 1.2 кбит/с) компрессируют и передают со скоростью 9600 бит/с, а образовавшиеся пробелы распределяют по случайному закону.