Мобильная телефонная система. Цифровая передача речи и данных.

Система D-AMPS была разработана таким образом, чтобы она могла успешно сосуществовать с AMPSи мобильными телефонами первого и второго поколения. D-AMPS использует те же 30-герцевые каналы, располагающиеся в том же диапазоне, просто какие-то каналы аналоговые, а соседние с ним – цифровые. Какие каналы цифровые, а какие аналоговые – задает коммутатор ячейки, эта информация может динамически изменяться.

Исходящие каналы располагаются на частотах 1850-1910 Мгц, а входящие – 1930-1990 Мгц. Каналы парные. Эти диапазоны работают более с короткими волнами, что позволило уменьшить размер антенны и самого сотового телефона. Тем не менее, многие телефоны используют оба диапазона (как диапазон 850, так и 1900 Мгц), что позволяет использовать увеличенный набор доступных каналов.

В мобильном телефоне системы D-AMPS голосовой сигнал захватывается микрофоном, оцифровывается и сжимается при помощи более сложной модели, чем дельта-модуляция. Метод компрессии в данном случае принимает в расчет особенности человеческого голоса, сжимая речь со стандартных 56 Кбит/с (PCM-кодированием) до 8 Кбит/с и даже меньше. Сжатие производится специальной схемой, называемой вокодером прямо в телефоне, а не на базовой станции. Это гораздо уменьшило объемы информации, передаваемые в эфир.

При использовании стационарной телефонии нет никакого смысла в сжатии данных в самом телефонном аппарате. Когда речь идет о мобильной связи, то оцифровка и сжатие данных в самой трубке есть значительная выгода: например, три абонента D-AMPS могут одновременно использовать одну и ту же пару частотных каналов за счет мультиплексирования с разделением времени. Каждая пара частот поддерживает скорость 25 кадров/с (40 мс на кадр). Кадры состоят из шести временных интервалов по 6,67 мс.

32) CDMA – множественный доступ с кодовым разделением каналов.

CDMA (англ. Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением) — технология связи, обычно радиосвязи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию. Наибольшую известность на бытовом уровне получила после появления сетей сотовой мобильной связи, ее использующих, из-за чего часто ошибочно исключительно с ней (сотовой мобильной связью) и отождествляется.

Для радиосистем существует два основных ресурса - частота и время. Разделение пар приёмников и передатчиков по частотам таким образом, что каждой паре выделяется часть спектра на всё время соединения называется FDMA (Frequency Division Multiple Access). Разделение по времени таким образом, что каждой паре приёмник-передатчик выделяется весь (или большая часть) спектра на выделенный отрезок времени называют TDMA (Time Division Multiple Access). В CDMA (Code Division Multiple Access), для каждого узла выделяется весь спектр частот и всё время. CDMA использует специальные коды для идентификации соединений. [1] Каналы трафика при таком способе разделения среды создаются посредством применения широкополосного кодо-модулированного радиосигнала — шумоподобного сигнала, передаваемого в общий для других аналогичных передатчиков канал, в едином широком частотном диапазоне. В результате работы нескольких передатчиков эфир в данном частотном диапазоне становится ещё более шумоподобным. Каждый передатчик модулирует сигнал с применением присвоеного в данный момент каждому пользователю отдельного числового кода, приёмник, настроенный на аналогичный код, может вычленять из общей какофонии радиосигналов ту часть сигнала, которая предназначена данному приёмнику. В явном виде отсутствует временное или частотное разделение каналов, каждый абонент постоянно использует всю ширину канала, передавая сигнал в общий частотный диапазон, и принимая сигнал из общего частотного диапазона. При этом широкополосные каналы приёма и передачи находятся на разных частотных диапазонах и не мешают друг другу. Полоса частот одного канала очень широка, вещание абонентов накладывается друг на друга, но, поскольку их коды модуляции сигнала отличаются, они могут быть дифференцированы аппаратно-программными средствами приёмника.

При кодовой модуляции применяется техника расширения спектра с множественным доступом. Она позволяет увеличить пропускную способность при неизменной мощности сигнала. Передаваемые данные комбинируются с более быстрым шумоподобным псевдослучайным сигналом с использованием операции побитового взаимоисключающего ИЛИ (XOR). На изображении ниже показан пример, демонстрирующий применение метода для генерации сигнала. Сигнал данных с длительностью импульса Tb комбинируется при помощи операции XOR с кодом сигнала, длительность импульса которого равна Tc (зам: ширина полосы пропускания пропорциональна 1 / T, где T = время передачи одного бита), следовательно ширина полосы пропускания сигнала с данными равна 1 / Tb и ширина полосы пропускания получаемого сигнала равна 1 / Tc. Так как Tc много меньше Tb, ширина полосы пропускания получаемого сигнала намного больше, чем таковая оригинального сигнала передаваемых данных. Величина Tb / Tc называется базой сигнала и, в какой-то мере[какой?], определяет верхний предел числа пользователей, поддерживаемых базовой станцией единомоментно.