РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ПРАКТИЧНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЇ ЦДУ В СИСТЕМАХ МОБІЛЬНОГО ЗВ'ЯЗКУ З ЦАР, Особливості обробки сигналів в системі мобільного зв'язку з ЦДУ - Реалізації технології ЦДУ

Особливості обробки сигналів в системі мобільного зв'язку з ЦДУ

Як відомо, ємність СМЗ обумовлена кількістю абонентів, які вона може обслужити, є дуже важливою характеристикою. Тому значна частина зусиль при проектуванні, створенні й розвитку системи в більшості випадків спрямована саме на забезпечення досить високої ємності (табл. 3.1) [31]. Фактично й сам стільниковий зв'язок як такий, заснований на принципі повторного використання частот, з'явився у відповідь на потребу в побудові системи масового рухомого зв'язку при використанні жорстко обмеженої смуги частот. При цьому слід акцентувати увагу на основних шляхах підвищення ємності.

Перший - це вдосконалювання методів обробки сигналів, зокрема, перехід від аналогової обробки до цифрової, що супроводжується переходом до більше опробованих методів множинного доступу - від FDMA до TDMA й, імовірно, до CDMA, а в межах TDMA - перехід від повношвидкісного кодування мови до напівшвидкісного. Обмеженням на цьому шляху є, очевидно, характеристики CDMA - це коефіцієнт порядку 20 (по числу фізичних каналів) при переході від FDMA до CDMA.

Другий шлях - дроблення стільник, тобто перехід до менших стільник у районах з інтенсивним трафіком при тому ж коефіцієнті повторного використання частот. Число БС при цьому відповідно збільшується, а потужність випромінювання - як для базових, так і для рухомих станцій - знижується. Фактично той же ефект досягається й при використанні на БС секторних антен, наприклад з розподілом осередку на 3 сектори (при 1200 секторах) і використанням у кожному з секторів своєї смуги частот. Практично стільниці з радіусом менш 300...500 м незручні, тому що надмірно зростає потік передач обслуговування. Вихід проглядається у використанні багаторівневих (ієрархічних) схем побудови стільникової мережі з обслуговуванням у великих осередках (макростільниках), а в більш дрібних (мікростільниках, пікостільниках) - малорухомих абонентів, наприклад покупців у межах торгового центра.

Таблиця 3.1.

Порівняльні характеристики технологій СМЗ різних поколінь.

Технології

2G

2.5 G

3G

4G

Базові послуги

Мова

Мова, дані

Мова, дані, відеодані, мультимедіа

Мова, дані, відео дані, мультимедіа, мобільне телерадіомовлення

Швидкість передачі, кбіт/с

9,6-14,4
    115 (фаза 1) 384 (фаза 2)
    2048 (фаза 1) 10*103 (фаза 2)

(10-44) 103

Тип комутації

Комутація каналів

Змішана (переважно каналів)

Змішана (переважно пакетів)

Вимоги не визначені

Базові технології радіодоступу

GSM, TDMA, PDC, CDMAOne

GPRS, EDGE,

IS-136+

Стандарти серії IMT

Стандарти не визначені

Термін експлуатації

1995-2010*

2000-2015

2002-2020

2012-2025

* - термін закінчення експлуатації визначається часом, коли прогнозований об'єм абонентів знизиться до 5-10% від загальної чисельності абонентів.

В деяких випадках може виявитися необхідним не дробити, а навпаки - укрупнювати стільники, якщо трафік настільки малий, що не забезпечує достатнього завантаження БС. Якщо при цьому радіус району перевищує номінальну дальність дії передавача базової й/або рухливої станції, для забезпечення зв'язку у вилучених частинах стільнику доводиться використати повторювачі, що виконують фактично роль ретрансляторів.

З точки зору впровадження технології ЦДУ на базі ЦАР в СМЗ слід враховувати обмеження на час, який відводиться на процес ЦДУ. Крім того, в залежності від реалізованих схемних підходів, наприклад, при яких проводиться спільна або роздільна сигналів за напрямом приходу та частотою (часом), це обмеження стосується й всього часу обробки інформації.

Важливим чинником коректного виконання процедур ЦДУ є використання високошвидкісних інтерфейсів для трансляції масивів відліків АЦП приймальних каналів на вхід сегменту, який відповідає за діаграмоутворення. З огляду на першорядне значення пропускної спроможності відповідних цифрових магістралей, слід насамперед визначитися з вибором кращого інтерфейсу.

Серед високошвидкісних міжмодульних інтерфейсів, що використовуються зараз у промисловому обладнанні, найбільше поширення отримали паралельні стандарти з'єднань, які наведені у табл. 3.2 [27].

Таблиця 3.2.

Технічні характеристики інтерфейсів сучасних цифрових магістралей.

Інтерфейс

Шини

Тактова частота шини,

МГц

Максимальна пропускна спроможність, Мбайт/с

Розрядність шини

Даних

VME (6U)

10

40

32

VME64x (6U)

20

160

64

VME320

40

320

64

FPDP

40

160

32

FPDP-ІІ

50

400

32

PCI v2.1

33

133

32

PCI v2.2

66

533

64

CompactPCI

33

133

32

CompactPCI ver.2.0

33

266

64

Найбільш швидкісні серед них 6U VME320, FPDP-ІІ та PCI (СоmpactPCI) v 2.2. Інтерфейси FPDP та FPDP-ІІ використовується, як правило, для компенсації низької пропускної спроможності шин 6U VME64 (6U VME) і застосовуються у вигляді навісних шлейфів в модулях зі з'єднаннями зазначеного типу. На цьому тлі більш-менш вигідні позиції займають поки що інтерфейси PCI (Peripheral Component Interconnect) та СоmpactPCI. З огляду на сумісність з ПК, що є досить зручною для налагодження програмного забезпечення, перевагу варто віддати на користь СоmpactPCI-комунікацій. Такому рішенню сприяє наявність великого асортименту інтерфейсних розширювачів на базі багатослотових шасі, які допускають встановлення до 18 й більше СоmpactPCI-модулів на одну несучу плату замість 3-6 слотів у звичайному ПК. СоmpactPCI може стати ключовим в налагоджених та серійних БС СМЗ.

Поряд з реалізацією стандартного інтерфейсу PCI у шини CompactPCI є ряд специфічних особливостей, а саме: неоперативна установка сигналів географічної адресації, підтримка системної шини I2C (IPMB_SCL, IPMB_SDA), наявність резервних ліній BRSVP2xxx, які можна використовувати для нестатків незалежного від інтерфейсу PCI керування.

Варто також врахувати, що інтенсивна еволюція PCI-протоколу привела до впровадження в промислові модулі стандарту PCI v.2.2, що при тактовій частоті 66 МГц і 64-розрядній шині даних дозволяє одержати теоретичну пропускну спроможність до 533 Мбайт/с. СоmpactPCI шина може використовуватися в якості системоутворюючого протоколу, призначеного для передачі команд управління від процесорних модулів, а за умови достатності пропускної спроможності, й для міжмодульного обміну даними. Для виконання вимог щодо пропускної спроможності апаратури первинної обробки сигналів переважно відмовитися від передачі даних з виходів АЦП на входи сигнальних процесорів або програмованих логічних інтегральних схем через інтерфейс PCI або СоmpactРСІ та використовувати його лише для видачі результуючих комплексних напруг приймальних каналів на діаграмоутворюючу схему. Така схемотехника дозволяє відразу обмежити коло можливих апаратних рішень, виключивши з розгляду модулі високошвидкісних АЦП, які оснащені лише інтерфейсом PCI, та акселераторні PCI-плати сигнальних процесорів, що не мають можливості підключення субмодулів вводу даних.

Для обміну даними між приймальними модулями та об'єднувальними модулями доцільно застосовувати інтерфейси локальних мереж з пропускною здатністю не менш 1 Гбіт/с, наприклад LVDS, Rapid I/O, Rocket I/O. Такий підхід може використовуватись у випадках, коли застосування багатослотових шасі (наприклад, через великі струмові навантаження) є небажаним, а також для обміну інформацією між приймальним та передавальним сегментом. На базі зазначених одноканальних інтерфейсів можна будувати багатоканальні. Наприклад, багатоканальний LVDS зі швидкістю в каналі 160 Мбайт/с, апаратно виконується на одному чіпі, який може містити до 24 каналів.

Подальшим розвитком інтерфейс PCI (СоmpactРСІ) є PCІ Express. Починаючи з 2004 р., PCІ Express міцно затвердилася в офісних і серверних рішеннях, витісняючи своїх попередниць PCІ, а також їхнього конкурента AGP. Фактично даний стандарт являє собою сукупність незалежних послідовних каналів передачі даних. При цьому оскільки обмін даними в них здійснюється паралельно (але не синхронно) по всіх доступних послідовних каналах, такий інтерфейс, по суті, є паралельно-послідовним.

У сигнальному протоколі використається надлишкове, захищене від перешкод кодування, відповідно до якого кожен байт при передачі представляється десятьма бітами. Пікова пропускна здатність одного каналу при тактовій частоті 2,5 ГГц теоретично становить 2,5 Гб/с у кожному напрямку одночасно (повний дуплекс), однак, варто врахувати, що ефективна швидкість передачі даних за винятком надлишкового кодування падає до 2 Гб/с.

Сьогодні стандартизовані 1-, 2-, 4-, 8-, 16- і 32-канальні варіанти (до 6,4 ефективних Гб/с при передачі в одну сторону й удвічі більше при передачі в обох напрямках) і вже анонсоване друге покоління PCІ Express (PCІЕ 2.0) c тактовою частотою 5 ГГц (5 Гб/с на один канал однобічної передачі). Масове впровадження відповідних рішень очікується в 2006-2007 рр., а в перспективі планується застосування шин з тактовою частотою 10 ГГц.

PCІ Express орієнтована на з'єднування типу "чип-чип", "плата-плата" і може бути реалізована в міді або оптику. При цьому ціна системного рішення виявляється нижче вартості PCІ. Істотно, що PCІE має розвинені можливості автоконфігурації, гарячої заміни плат, менеджменту живлення, виявлення та корекції помилок. Вона підтримує віртуальні канали передачі даних, вузловий та одноранговий обмін, комутацію пакетів, різноманітні структури даних, гарантований час відгуку, а на рівні додатків - сумісну з PCІ програмну модель.

У серпні 2005 р. PІCMG офіційно запропоновані нові модифікації стандарту CompactPCІ: CompactPCі Express 3U (PІCMG EXP.0) і CompactPCі Express 6U (PІCMG EXP.0) для жорстких умов експлуатації промислових систем [1-3]. Основним протоколом обміну в них служить PCІ Express. Залежно від прикладених зусиль рознімання витримує від 250 до 500 циклів розстикування й може експлуатуватися при температурах навколишнього середовища від -55 до +1250С.

Варто мати на увазі, що замовлення на рознімання в основному сформовані великими фірмами - виробниками процесорних систем. Невеликим же виробникам плат розширення та вводу/виводу одержати малі партії для освоєння нової специфікації поки не вдається. Цілком ймовірно, що така ситуація на ринку протриває ще кілька років - до появи альтернативних виробників або нової модифікації стандарту.

Згідно п. 1.3, на практиці в БС можливо використання ЦАР не тільки лінійної геометрії а й інших типів. В цьому випадку, для антенних решіток довільної геометрії можливо провести апроксимацію їх площини розкриву до площини розкриву плоскої решітки (рис. 3.1).

апроксимація площини розкриву антенних решіток довільної геометрії до площини розкриву плоскої решітки

Рис. 3.1. Апроксимація площини розкриву антенних решіток довільної геометрії до площини розкриву плоскої решітки.

В цілому, використання ЦАР в антенних системах БС можливе в кількох варіантах. Перший передбачає використання лінійних ЦАР, які здійснюють ЦДУ в одній з кутових площин, наприклад азимутальній. В разі виконання ЦДУ за кутом місця, можливе виконати нахил ДС антени відповідно до забезпечення компенсації внутрішньо-системних завад СМЗ. Другий варіант спрямований на застосування плоских ЦАР, які формують ДС в двох кутових площинах.

Похожие статьи




РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ПРАКТИЧНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЇ ЦДУ В СИСТЕМАХ МОБІЛЬНОГО ЗВ'ЯЗКУ З ЦАР, Особливості обробки сигналів в системі мобільного зв'язку з ЦДУ - Реалізації технології ЦДУ

Предыдущая | Следующая