Скорость передачи и метод модуляции в GSM - Формирование TDMA кадров, мультикадров, суперкадров и гиперкадров в GSM. Способы модуляции, применяемые в GSM
Для передачи по одному частотному каналу в GSM представляется цифровой поток
(8 x 33.8Кбит/с)=270.4 Кбит/с.
При этом ширина полосы канала 200кГц. Простые виды модуляции несущей обеспечивают скорость передачи, не превышающую ширину полосы, т. е. на 200кГц - 200Кбит/с.
В GSM используется модуляция, называемая Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK). Она обеспечивает 270,4 Кбит/с в полосе 200кГц. Т. е. присутствует дополнительное сжатие информации в 1,35 раза.
Модуляция GMSK дает не самый лучший вариант повышения скорости передачи в полосе, в сравнении с другими цифровыми стандартами ССС. Это ведет к снижению емкости в одной соте GSM по сравнению с другими системами. Однако, GMSK заметно устойчивее к интерференциям. Это позволяет повысить переиспользование частот и выиграть в общей емкости сотовой сети.
GMSK - это гауссовская двухпозиционная частотная манипуляция с минимальным сдвигом, обладающая двумя особенностями, одна из которых - "минимальный сдвиг", другая - гауссовская фильтрация. Обе особенности направлены на сужение полосы частот, занимаемой GMSK-сигналом.
В общем случае, при частотной модуляции (ЧМ, FM), в том числе, при манипуляции (ЧМн, FSK), спектр сигнала более широкий, чем при амплитудной модуляции (манипуляции). Расширение спектра, свойственное угловой модуляции, частным случаем которой является ЧМ (ЧМн), зависит от индекса модуляции - одного из ее основных параметров. Индекс модуляции - это величина, характеризующая изменение фазы, обусловленное модуляцией. Для ЧМ (ЧМн) индекс равен ? = ?f/F (в радианах), где ?f - девиация (сдвиг) частоты, а F - частота модуляции (манипуляции). Характер изменения фазы зависит от формы модулирующей функции частоты. Для обычной ЧМн функция прямоугольна, а для ЧМн с гауссовской фильтрацией, сглаживающей фронты посылок, близка к синусоидальной (при последовательности чередующихся посылок "0" и "1"). При синусоидальной модулирующей функции индекс модуляции является амплитудой изменения фазы. С учетом скорости манипуляции v = 2F = 1/T (v - в бит/с, а F - в Гц), где T - длительность посылок, индекс равен ? = 2?f/v.
ЧМ (ЧМн) подразделяют на узкополосную и широкополосную, зависящие от величины индекса. При узкополосной ЧМн, характеризуемой малым индексом (? ? 0,5), спектр сигнала сосредоточен, в основном, в полосе, определяемой удвоенным спектром манипулирующих посылок (практически без расширения). Отметим, что при узкополосной ЧМн частота манипуляции больше девиации частоты: F ? 2?f. Широкополосная ЧМ, применяемая, в основном, в качестве аналоговой (например, в радиовещательном УКВ-диапазоне), характеризуется большим индексом и, соответственно, расширением спектра ЧМ сигнала.
В основе GMSK лежит ММС (MSK) - узкополосная ЧМн "с минимальным сдвигом", характеризуемая ? = 0,5 [3]. При ММС и, соответственно, при GMSK фаза частотно-манипулируемого колебания непрерывна, а ее "набег" в течение одной посылки, обусловленный манипуляцией частоты ±?? (±2??f), равен ?= ± ??T. При ? = 0,5 он составляет ?/2 и - ?/2 для посылок "1" и "0", соответственно. Подчеркнем, что ? - это не манипуляция фазы, а именно ее "набег", обусловленный манипуляцией частоты. При ? = 0,5 скорость манипуляции v = 4 ?f, которая для GMSK, используемой в GSM, составляет v = 270,833 Кбит/с при
?f = 67,70833 кГц.
Итак, GMSK - это узкополосная ЧМн с "граничным" индексом манипуляции, который не очень мал, но спектр при нем практически еще не расширен. Можно сказать, что индекс ? = 0,5 является в этом смысле оптимальным. Однако, если манипуляцию осуществлять прямоугольными посылками, в спектре которых содержатся высшие гармоники, спектр ЧМн-сигнала будет все-таки расширен, но уже за счет этих гармоник. Поэтому при формировании сигналов с GMSK используется гауссовская низкочастотная фильтрация модулирующих посылок. Гауссовской она называется потому, что в качестве импульсной характеристики фильтра используют характеристику нормального распределения Гаусса. Используют ее симметричный отрезок, взятый на конечном интервале, равном длительности посылки T. Связь импульсной характеристики с T определяют параметром B - полосой гауссовского ФНЧ, равной частоте среза его АЧХ на уровне -3 дБ. Параметр B определяет произведение BT, которое для GSM равно BT = 0,3. Отметим, что BT - это не база сигнала, которая не может быть меньше единицы.
Гауссовскую фильтрацию осуществляют обычно в цифровом процессоре (DSP), в котором формируется сигнал модуляции.
Рис.8. Квадратурный модулятор GMSK
Для реализация GMSK в системе GSM применяется квадратурный модулятор, схема которого приведена на рис.8. Собственно квадратурный модулятор содержит перемножители с опорными источниками cos(?0TI) и sin(?0TI) и вычитатель на выходе. На вход перемножителей поступают две составляющие квадратурного сигнала cos(±??)tI и sin(±??)tI, формируемые обычно в DSP. При этом, если модулятор аналоговый, на выходе DSP используют ЦАП. Квадратурный модулятор может быть цифровым и иметь ЦАП на своем выходе. На рисунке показаны эквивалентные цепи DSP - гауссовский фильтр ГФ, интегратор dt и элементы тригонометрических функций "cos" и "sin". На вход поступает нефильтрованная последовательность положительных и отрицательных значений "± ??", соответствующая "1" и "0" модулирующего кода. Указанная последовательность фильтруется в ГФ. Ее фронты сглажены, а частотный спектр, соответственно, сужен.
Похожие статьи
-
При формировании кадров TDMA (Time Division Multiple Access - множественный доступ с подразделением во времени) использована ступенчатая иерархическая...
-
В GSM перемежение (перепутывание) служит для устранения длинных пакетов ошибок при замираниях сигнала. Перемежение два уровня: 1 уровень - массив из 456...
-
АЭ - ответ на проблему временной дисперсии (интерференции битов) в радиоканале из-за "дальней" многолучевости (far away). АЭ обеспечивает...
-
Основы линейного кодирования. Полученный в результате квантования и двоичного кодирования цифровой поток оптимален с точки зрения ошибок квантования, но...
-
В качестве основного параметра, характеризующего канал связи, используется вероятность ошибки р в зависимости от отношения h средних мощностей сигнала Wс...
-
В результате анализа различных вариантов построения цифровых сотовых систем подвижной связи (ССПС) в стандарте GSM принят многостанционный доступ с...
-
В настоящей главе анализируются особенности, свойства и характеристики речевых сигналов. Виды шумов акустических помех и искажений, а так же особенности...
-
Проблемы физической передачи данных по линиям связи - Основные проблемы построения сетей
Даже при рассмотрении простейшей сети, состоящей всего из двух машин, можно увидеть многие проблемы, присущие любой вычислительной сети, в том числе...
-
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) являются устройствами, которые принимают входные аналоговые сигналы и генерируют соответствующие им цифровые...
-
Исходная форма звукового сигнала - непрерывное изменение амплитуды во времени - представляется в цифровой форме с помощью "перекрестной дискретизации" -...
-
Расчет схемы электрической принципиальной цифрового матрицирующего устройства. Рассмотрим систему обозначений сигналов, принятую в цифровом телевидении...
-
Фильтры: краткое введение - Активный RC-фильтр с индикацией на выходе
Фильтрами, или электрическими фильтрами, являются частотно-избирательные цепи, спроектированные для "пропускания" или передачи синусоидальных сигналов в...
-
Зависимость фазы модуляции потока излучения от угловых координат точечного источника можно обеспечить, например, с помощью РА со скрещенными осями,...
-
1. Аддитивный (additive). Основан на утвеpждении Фуpье о том, что любое пеpиодическое колебание можно пpедставить в виде суммы чистых тонов...
-
Существует несколько способов получения частотной (ЧМ) (фазовой (ФМ)) модуляции [3, 4, 5]. Угловая модуляция может быть получена прямым способом, когда...
-
Для повышения помехоустойчивости приема дискретных двоичных сообщений, решение о переданном символе принимается не по одному отсчету на длительности...
-
Классификация основных способов и методов (обеззараживания) воды приведена на Рисунке 1. Рисунок 1 Классификация основных способов и методов...
-
Метод временного мультиплексирования (TDM) Суть TDM: процесс передачи разбивается на ряд временных циклов, каждый из которых в свою очередь разбивается...
-
Система селективного нагрева ионов в установке "Плазменный сепаратор-1"
Описание экспериментальной установки ПС - 1 Для большей наглядности и лучшего понимания процесса ВЧ - нагрева плазмы в установке ПС - 1 опишу вкратце всю...
-
Первичные сигналы электросвязи и их характеристики. - Основы техники связи
Электрический сигнал, получаемый на выходе преобразователя сообщения (см. рисунок 2.1, глава 2), называется первичным сигналом электросвязи. Параметр...
-
Согласование является основным средством устранения помех отражения. Суть согласования заключается в установлении нагрузки линии, равной волновому...
-
Типовые дискретные звенья - Теория дискретных систем
Сложную передаточную функцию дискретной системы удобно представлять в виде произведения передаточных функций типовых звеньев не выше второго порядка, как...
-
Разработка функциональной схемы кодера PAL - Разработка схем кодера PAL
Функциональная схема кодера приведена на рисунке 2.1. Входные регистры служат для снижения частоты дискретизации первичных сигналов трех основных цветов...
-
Разработка функциональной схемы опорного пункта (ОП) Оборудование выполнено в виде стоек, устанавливаемых в пунктах волоконно-оптической линии передачи:...
-
В результате сравнения производителей систем передач были выбраны две наиболее подходящие это система Cisco ONS 15808 и система ПУСК, выпущенная в России...
-
В основе развития этого класса методов лежит утверждение, что анализ речи, основанный на модели слуха человека, будет более успешным, чем анализ,...
-
1. Монтаж. Состоит в выpезании из записи одних участков, вставке дpугих, их замене, pазмножении и т. п. Hазывается также pедактиpованием. Все совpеменные...
-
Качеству звучания звуковых плат уделяется должное внимание, но по непонятным причинам в обзорах обходят аналоговую часть схемы. Все преимущества в...
-
Виды модуляции оптических колебаний Для передачи информации по оптическому волокну необходимо изменение параметров оптической несущей в зависимости от...
-
Точнее, сравнение будет не двух, а двух с половиной карт. Для интереса в тестирование была включена вышеописанная карта на YMF-724, из совсем другого...
-
Проблема пробок остро стоит во многих странах мира, а попытки ее разрешить многочисленны и разнообразны. Во многих странах Европы и в Японии созданы...
-
Методы с разнесенным измерением - Бездатчиковое управление электроприводом
Метод тестовых импульсов - в одну или несколько неработающих фаз подаются импульсы с известным напряжением. При этом контролируется либо амплитуда...
-
К методам этого типа относятся, прежде всего, класс методов обработки зашумленных речевых сигналов, которые используют квазипериодичность речевого...
-
Классификация систем синхронизации Синхронизация есть процесс установления и поддержания определенных временных соотношений между двумя и более...
-
Введение - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
Человечество шагнуло в третье тысячелетие и теперь стало очевидным то, что все ускоряющийся и ускоряющийся темп жизни требует все большей и большей...
-
Локализация сигналов методом фильтрации и заземление технических средств
Фильтрация Одним из методов локализации опасных сигналов, циркулирующих в технических средствах и системах обработки информации, является фильтрация. В...
-
Конструктивные, технологические и эксплуатационные преимущества миниатюрных радиотехнических устройств сопровождаются увеличением диссипативных потерь в...
-
Первичный сигнал поступает на вход амплитудного модулятора, на второй вход модулятора подается несущее колебание Необходимо: - Построить спектр сигналов...
-
Поскольку любой цифровой сигнал представляется реальной электрической кривой напряжения или тока - его форма так или иначе искажается при любой передаче,...
-
Способы получения звука на IBM PC 1. Чеpез встpоенный гpомкоговоpитель (PC Speaker): - используя в стандаpтном pежиме подключенный к нему канал 2...
Скорость передачи и метод модуляции в GSM - Формирование TDMA кадров, мультикадров, суперкадров и гиперкадров в GSM. Способы модуляции, применяемые в GSM