Структура TDMA кадров и формирование сигналов в стандарте GSM - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
В результате анализа различных вариантов построения цифровых сотовых систем подвижной связи (ССПС) в стандарте GSM принят многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA). Длина периода последовательности в этой структуре, которая называется гиперкадром, равна ТГ = 3 ч 28 мин 53 с 760 мс (12533,76 с). Гиперкадр делится на 2048 суперкадров, каждый из которых имеет длительность ТЕ = 12533,76/2048 = 6,12 с.
Суперкадр состоит из мультикадров. Для организации различных каналов связи и управления в стандарте GSM используются два вида мультикадров:
- 1. 26-позиционные TDMA кадры мультикадра. 2. 51-позиционные TDMA кадры мультикадра.
Суперкадр может содержать в себе 51 мультикадр первого типа или 26 миультикадров второго типа. Длительности мультикадров соответственно: ТА= 6120/51 = 120 мс; ТА = 6120/26 = 235,385мс (3060/13 мс). Длительность каждого TDMA кадра: ТА = 120/26 = 235,385/51 = 4,615 мс (60/13 мс). ТА = 120/26 = 235,385/51 = 4,615 мс (60/13 мс). Таким образом, гиперкадр состоит из 2715647 TDMA кадров. Необходимость такого большого периода гиперкадра объясняется требованиями применяемого процесса криптографической защиты, в котором номер кадра NF используется как входной параметр. TDMA кадр делится на восемь временных позиций с периодом ТО = 60/13:8 = 576,9 мкс (15/26 мс) Каждая временная позиция обозначается TN с номером от 0 до 7. Физический смысл временных позиций, которые иначе называются окнами, -- время, в течение которого осуществляется модуляция несущей цифровым информационным потоком, соответствующим речевому сообщению или данным. Цифровой информационный поток представляет собой последовательность пакетов, размещаемых в этих временных интервалах (окнах). Пакеты формируются немного короче, чем интервалы, их длительность составляет 0,546 мс, что необходимо для приема сообщения при наличии временной дисперсии в канале распространения. Информационное сообщение передается по радиоканалу со скоростью 270,833 кбит/с.
Это означает, что временной интервал TDMA кадра содержит 156,25 бит. Длительность одного информационного бита 576,9 мкс/156,25 = 3,69 мкс. Каждый временной интервал, соответствующий длительности бита, обозначается BN с номером от 0 до 155; последнему интервалу длительностью 1/4 бита присвоен номер 156. Для передачи информации по каналам связи и управления, подстройки несущих частот, обеспечения временной синхронизации и доступа к каналу связи в структуре TDMA кадра используются пять видов временных интервалов (окон): NB используется для передачи информации по каналам связи и управления, за исключением канала доступа RACH. Он состоит из 114 бит зашифрованного сообщения и включает защитный интервал (GP) в 8,25 бит длительностью 30,46 мкс.
Информационный блок из 114 бит разбит на два самостоятельных блока по 57 бит, разделенных между собой обучающей последовательностью в 26 бит, которая используется для установки эквалайзера в приемнике в соответствии с характеристиками канала связи в данный момент времени. В состав NB включены два контрольных бита (Steeling Flag), которые служат признаком того, содержит ли передаваемая группа речевую информацию или информацию сигнализации. В последнем случае информационный канал (Traffic Channel) "украден" для обеспечения сигнализации. Между двумя группами зашифрованных бит в составе NB находится обучающая последовательность из 26 бит, известная в приемнике. С помощью этой последовательности обеспечивается оценка частоты появления ошибок в двоичных разрядах по результатам сравнения принятой и эталонной последовательностей. В процессе сравнения вычисляется параметр RXQUAL, принятый для оценки качества связи. Конечно, речь идет только об оценке связи, а не о точных измерениях, так как проверяется только часть передаваемой информации.
Параметр RXQUAL используется при вхождении в связь, при выполнении процедуры "эстафетной передачи" (Handover) и при оценке зоны покрытия радиосвязью. Особенность стандарта GSM -- возможность обеспечения связью подвижных абонентов в сотах с радиусом около 35 км. Время распространения радиосигнала в прямом и обратном направлениях составляет при этом 233,3 мкс. В структуре GSM строго определены временные характеристики огибающей сигнала, излучаемого пакетами на канальном временном интервале TDMA кадра, и спектральная характеристика сигнала.
Одна из особенностей формирования сигналов в стандарте GSM -- использование медленных скачков по частоте в процессе сеанса связи. Главное назначение таких скачков (SFH -- Slow Frequency Hopping) обеспечение частотного разнесения в радиоканалах, функционирующих в условиях многолучевого распространения радиоволн. SFH используется во всех подвижных сетях, что повышает эффективность кодирования и перемежения при медленном движении абонентских станций. Принцип формирования медленных скачков по частоте состоит в том, что сообщение, передаваемое в выделенном абоненту временном интервале TDMA кадра (577 мкс), в каждом последующем кадре передается (принимается) на новой фиксированной частоте.
В соответствии со структурой кадров время для перестройки частоты составляет около 1 мс. В процессе скачков по частоте постоянно сохраняется дуплексный разнос 45 МГц между каналами приема и передачи. Всем активным абонентам, находящимся в одной соте, ставятся в соответствие ортогональные формирующие последовательности, что исключает взаимные помехи при приеме сообщений абонентами в соте. Параметры последовательности переключения частот (частотно-временная матрица и начальная частота) назначаются каждой подвижной станции в процессе установления канала. Ортогональность последовательностей переключения частот в соте обеспечивается начальным частотным сдвигом одной и той же (по алгоритму формирования) последовательности. В смежных сотах используются различные формирующие последовательности.
Для сравнения можно отметить, что по результатам экспериментальных исследований, проведенных на действующих сетях GSM, пространственное разнесение приемных антенн на базовой станции дает выигрыш 3 - 4 дБ. Принятая структура TDMA кадров и принципы формирования сигналов в стандарте GSM в совокупности с методами капельного кодирования позволили снизить требуемое для приема отношение сигнал/помеха до 9 дБ, тогда как в стандартах аналоговых сотовых сетей связи оно составляет 17 - 18 дБ.
Похожие статьи
-
В данном курсовом проекте необходимо рассмотреть вопросы планирования и взаимодействия сетей сотовой связи. Это будет проиллюстрировано на примерах:...
-
Общие характеристики стандарта GSM В соответствии с рекомендацией СЕРТ 1980 г., касающейся использования спектра частот подвижной связи в диапазоне...
-
Разделить обслуживаемую территорию на макро-зоны можно двумя способами: статистическим, основанным на измерении статистических параметров распространения...
-
Система RLL - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
Использование радио в качестве альтернативы медному кабелю для доступа к сети обретает все большую популярность. Первые системы, основанные на сотовой...
-
В настоящее время для организации цифрового доступа на абонентском участке чаще всего используются медные телефонные линии. Именно поэтому на первый план...
-
Качество проводной линии связи -- 32k ADPCM. Самая высокая скорость передачи данных среди всех TDMA-стандартов. Возможность создания различных систем на...
-
Профили приложений DECT - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
В профилях приложений содержатся дополнительные спецификации, определяющие как эфирный интерфейс DECT должен быть использован в конкретных приложениях....
-
Организация пикосотовой сети - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
Как было сказано, в DECT отсутствует частотное планирование, но есть территориальное. Это значит, что необходимо рассчитать зону уверенного приема...
-
Внутренние GSM-интерфейсы - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
Интерфейс между MSC и BSS (А-интерфейс) обеспечивает передачу сообщений для управления BSS, передачи вызова, управления передвижением. А-интерфейс...
-
В сети подвижной связи GSM соты группируются в географические зоны (LA), которым присваивается свой идентификационный номер (LAC). Каждый VLR содержит...
-
Стандарт GSM содержит два класса служб: основные службы и телеслужбы. Основные службы обеспечивают: передачу данных (асинхронно) в дуплексном режиме со...
-
Система WLL, Структура DECT-систем - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
Для операторов, предоставляющих услуги связи особый интерес представляет использование DECT в беспроводных местных сетях связи (Wireless Local Loop --...
-
Функциональное построение и интерфейсы, принятые в стандарте GSM, иллюстрируются структурной схемой, на которой MSC (Mobile Switching Centre) -- центр...
-
Модификация стандарта GSM-900, сравнительно молодой и еще не получил широкого развития в мире. Цифровой стандарт, диапазон частот -- 1710 - 1880 МГц....
-
При проектировании цифровых сотовых систем подвижной связи стандарта GSM рассматриваются интерфейсы трех видов: для соединения с внешними сетями; между...
-
От IDSL к ADSL - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
Одной из модификаций технологий xDSL является так называемая технология IDSL, имеющая более полную аббревиатуру "ISDN DSL". IDSL (ISDN Digital Subscriber...
-
От аналогового модема к ADSL - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
Наиболее распространенным сценарием миграции для доступа к услугам сети Интернет безусловно является переход от исходной сети доступа с помощью...
-
Одной из важнейших проблем телекоммуникационных сетей продолжает оставаться проблема абонентского доступа к сетевым услугам. Актуальность этой проблемы...
-
Как уже неоднократно отмечалось выше, стандарт DECT -- это одно из последних достижений в области цифровой связи. Наиболее эффективно системы DECT...
-
От ADSL к VDSL - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
По мере роста потребностей пользователя в увеличении пропускной способности чисто медные сети абонентского доступа будут все более мигрировать к...
-
В GSM перемежение (перепутывание) служит для устранения длинных пакетов ошибок при замираниях сигнала. Перемежение два уровня: 1 уровень - массив из 456...
-
От ISDN к ADSL, От HDSL к ADSL - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа
В 90-е годы в качестве способа более быстрого доступа к Интернет там, где это было возможно, стали широко использоваться линии ISDN. Со временем, когда...
-
Аппаратура для подключения абонентов с использованием оптического кабеля получила широкое распространение в странах Европы и США. Преимущества такого...
-
Рассмотренные способы миграции широкополосного доступа касаются нижнего, физического уровня многоуровневой телекоммуникационной модели, поскольку сами...
-
Соединение с PSTN Соединение с телефонной сетью общего пользования осуществляется MSC по линии связи 2 Мбит/с в соответствии с системой сигнализации SS N...
-
Архитектура системы на базе стандарта Н.323 - IP-телефония и традиционные телефонные сети
Рекомендация Н.323 разработана Сектором стандартизации телекоммуникаций Международного союза электросвязи (МСЭ-Т) и содержит описания терминальных...
-
При формировании кадров TDMA (Time Division Multiple Access - множественный доступ с подразделением во времени) использована ступенчатая иерархическая...
-
Как уже неоднократно отмечалось выше, стандарт DECT -- это одно из последних достижений в области цифровой связи. Наиболее эффективно системы DECT...
-
1.2 Стандарты протокола 802.11 - Локально-вычислительная сеть малого офиса
802.11a. Данная версия является как бы "боковой ветвью" основного стандарта 802.11. Для увеличения пропускной способности канала здесь используется...
-
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...
-
Возможности этого протокола определяют основные концептуальные преимущества интерфейса V5.2 и позволяют революционизировать структуру современного узла...
-
АЭ - ответ на проблему временной дисперсии (интерференции битов) в радиоканале из-за "дальней" многолучевости (far away). АЭ обеспечивает...
-
Расчет возможной зоны покрытия для системы Произведем расчет дальности связи между антенной базовой станции (BS-AU) и абонентского блока (SU) на стороне...
-
Протокол МАС - Беспроводный доступ к Интернет
Длительность базовой части кадра для передачи информации в радиоинтерфейсе фиксирована и равна 2 мс. Кадр также содержит поля управления: безадресной...
-
Оптическая связь - Техника связи
Оптическая связь - связь посредством электромагнитных колебаний оптического диапазона (как правило, 1013-1015 Гц ). Использование света для простейших...
-
Практика коммерческой эксплуатации сотовых сетей связи почти всех без исключения операторов России, вне зависимости от видов стандартов, особенно в...
-
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...
-
Назначение: Технология ISDN изначально разрабатывалась для использования в сетях международной телефонной связи. ISDN объединяет голосовые и цифровые...
-
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...
-
Принимающей системе необходимо определить, какой из протоколов Сетевого уровня должен получить входящие данные. В пакетах 802.3 в рамках PDU LLC...
Структура TDMA кадров и формирование сигналов в стандарте GSM - Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа