1.Канал доступа:
Обеспечивает связь АС и БС пока АС не использует канал обратного трафика
Предназначен для установления вызовов и ответов на сообщения передаваемые БС по каналу вызовов, а так же для передачи команд и запросов для регистрации в сети.
2.Канал обратного трафика
Предназначен для передачи речевых сообщений и служебной информации с АС на БС
Регулировка мощности по открытому циклу не может обеспечить достаточную точность в отдельности от других методов регулировки мощности в следствии:
1) Предполагается , что потери в прямом и обратном канале
2) Задается усредненная эмпирическая величина тепловых и интерф-ых шумов при вычислении Pмс
Б) по типу «замкнутая петля» (замкнутый цикл):
БС постоянно оценивает уровень принятого сигнала МС и сравнивает его с программно заданным уровнем. Если принятый уровень выше программно –заданного, то БС подает на МС команду снизить излучаемую мощность на шаг ΔРмс, если принятый уровень ниже программно-заданного, то наоборот (команда на ↑ мощности на шаг ΔРмс ) Значение шага ≤1 дБ. Процессы регулировки мощности по замкнутому циклу происходит с периодичностью менее 2 мс. Динамический диапазон регулировки мощности до 85 Дб
Цель этого процесса -обеспечение излучения МС сигнала с минимальной мощностью , но достаточной для обеспечения приемлемого качества речи.
используется так же регулировка мощности на БС с целью обеспечения мин-х интерф-ых помех , как в секторе зоны обслуживания БС , так и мин-го влияния на работу соседних секторов других БС
В) обратном канале:
БС периодически уменьшает свою мощность излучения в канале трафика передаваемого конкретной МС. Этот процесс уменьшения мощности продолжается до тех пор, пока МС не обнаружит ↑ коэф.ошибок кадра FER≥FERпрогр. выше порогового, тогда МС сообщает БС число ошибок в кадре (значение FER).
На основе этой инф-ии МС, а так же инф-и о степени загрузки сектора БС и уровня мощности предаваемой в др. каналах трафика других МС БС может принять решение либо ↑ мощность в канале трафика для конкретной МС на шаг ΔРбс (обычно 0.5 Дб), либо прекратить сеанс связи с данной МС. Регулировка мощности в обратном канале происходит с периодичностью менее 50 мс, динамический диапазон регулировки мощности на БС как правило не превышает ±6 Дб .
Архитектура формирования обратных каналов в стандарте IMT-MC
Выделяют следующие группы обратных каналов:
1) Общие (R-PICH, R-ACH,R-EACH и R-CCCH)
2) Выделенные (R-FCH,R-SCH,R-DCCH,R-SCCH)
Кратко рассмотрим назначение данных каналов:
а) Обратный пилотный канал (R-PICH)
используется в приемнике БС в качестве эталонного фазового сигнала для когерентной демодуляции обратных каналов. Сигнал этого канала не модулируется инф-ей и расширяется по спектру с помощью длинной ПСП.
б) Канал доступа (R-ACH)
используется МС для инициации вызова и для ответа на пейджинг со стороны БС. Схема организация канала доступа в МС имеет следующий вид:
в) Улучшенный канал доступа (R-EACH)
используется МС для связи с БС и работает в режиме основного доступа (как R-ACH) в режиме доступа с управляемой мощностью, в режиме сохраняемого доступа. Кроме того используется для передачи СМС, сигнальных сообщений, протокольных сообщений, ответа на пейджинг, инициализации вызова.
г) Обратный общий канал управления (R-CCCH)
используется для передачи цифровой информации управления от одной или более МС к базовой станции. Работает в режиме сохранения доступа либо в режиме назначенного доступа.
Выделенные каналы:
е) Обратный дополнительный канал (R-SCH)
Используется только для передачи высокоскоростных данных от МС к БС. Пользователю может быть предоставлено до 2-х дополнительных каналов одновременно с переменной скоростью в пакетном режиме. Используются классы RC-RC5
ж) Обратный дополнительный кодовый канал (R-SCCH)
Назначение такое же как в пункте (е), но используется только для классов RC1 и RC2.
Схема формирования обратного канала трафика в IS95
В обратном канале кодовые последовательности выполняют следующие функции:
Код Уолша(64)- осуществление помехоустойчивого кодирования
Короткий код- опорной кодовой послед-ю для скремблера при осуществлении OQPSK- модуляции
Длинный код - адресной кодовой послед-ю для различения аб-ов на приеме БС, прямое расширение спектра.
→Обеспечивает передачу речевой инф-и и данных от аб-та, а так же упр-ей инф-ии с АС на БС, когда АС уже выделен канал обратного трафика.
Структура канала обратного трафика:
Процедура формирования сигнала в канале обратного трафика аналогична применяемой в канале доступа, однако имеются следующие отличия:
Скорость поступления данных канала обратного трафика не фиксированная, а может изменяться в зависимости от речевой активности абонента в пределах: 1.2-9.6 Кбит/сек
Маска задающая начальное состояние генератора длинного кода формируется с помощью электронного серийного номера ESN АС с использованием специального ключа
Наличие дополнительного блока- называемого рандомизатором обусловлено необходимостью снизить уровень внутрисистемных помех в обратном канале за счет учета фактора речевой активности абонента (другими словами уменьшить мощность АС при передаче речевого сообщения)
Метод уменьшения средней мощности излучения в обратом канале при снижении скорости речевого потока состоит в псевдослучайном прореживании (маскировании) избыточных символов образованных в результате операции символьного повторения.
Рандомизатор вырабатывает маскирующий образец состоящий из 0 и 1в соответствии с которым и осуществляется прореживание , причем соотношение между числом нулей отвечающих за исключение символов и единиц определяется скоростью речевого потока.
Так при максимальной скорости речевого потока 9.6 Кбит/сек прореживание отсутствует, т.е. маскирующий образец рандомизатора состоит из всех единиц, если же скорость речевого потока составляет 1.2 Кбит/сек, то рандомизатор вырабатывает образец маскирующий в среднем 5 из 8 символов.
Алгоритм функционирования
Регистрация МС
МС извещает БС о своем местоположении и передает ей некоторую служебную инф-ю. М/у частотой регистрации и размером зоны поиска МС существует определенный баланс. Если МС регистрируется редко, то зона поиска МС велика, значит большая нагрузка на каналы пейджинга.Если МС регистрируется часто, то ↑ нагрузка на каналы доступа и на пейджинговые каналы по которым БС переедет подтверждение регистрации.
Стандарт IS-95 предусматривает 8 возможных форм регистрации МС в сети:
- При вкл МС -При выкл МС -По сигналу таймера -По измеренной дистанции (МС регистрируется как только расстояние между ней и местом ее последней регистрации превысит порог)
-По зоновому принципу (МС регистрируется при переходе в новую зону сети)
-При изменении контрольных параметров БС -По команде с БС -По умолчанию
Эстафетная передача (hand-over)
Стандарт IS-95 допускает три возможных сценария ЭП МС
А) Межсистемная (между сотами обслуживаемыми разными MSC или при переходе из одного частотного диапазона в другой) всегда жесткий хэндовер
Б) Внутрисистемная– в пределах одной зоны обслуживания. В этом случае происходит мягкий хэндовер и в IS-95 он подразделяется еще на 2 типа:
- Межсотовый- soft hand-over
-межсекторный- softer hand-over
!!!При осущ-и как жесткого так и мягкого хэндовера в IS-95 прерывания сеанса связи не происходит.
Принципиальное же отличие между жестким и мягким хэндовером: при мягком хэндовере МС исп-ет одновременно неск каналов связи (2-4) При жестком хэндовере МС использует только один канал связи с каждой из MSC.
Исп-ие при мягком хэндовере несколько каналов связи с последующей обработкой кадров на MSC и их клиппирование обеспечивает высокое качество связи и делает ЭП практически незаметной для абонентов.
В системе IS-95 все МС находятся либо в активном режиме, либо в режиме ожидания. В обоих режимах МС проводит измерение уровней пилот-сигналов БС и сравнивает их с пороговыми. На основании измерений каналы той или иной БС относятся к одному из четырех типов:
А) Активные каналы- текущие рабочие каналы используемые МС
Б) Каналы-кандидаты это каналы , по своим параметрам близкие к активным. Если при мягком хэндовере необходим дополнительный рабочий канал связи, то его выбирают из этого списка.
В) Граничные каналы- каналы , которые по уровню мощности пилот-сигналов не могут быть отнесены к двум основным , но тем не менее имеют достаточно высокий уровень , близкий к пороговому.
Г) Остальные каналы (график)
Регулировка мощности:
Основная задача - чтобы входная мощность полученных БС сигналов была равной и постоянной в течении времени передачи АС
В стандарте IS-95 применяется 3 метода регулировки мощности:
А) Управление прямым каналом без обратной связи
Б) Управление прямым каналом с ОС
В) Управление обратным каналом
Управление прямым без обратной связи
АС приняв пилот-сигнал измеряет его уровень, одновременно по каналу синхронизации АС получает от БС инф-ию о мощности передатчика приходящегося на излучение пилот-сигнала
На основе этих 2-х данных АС производит оценку уровня потерь и устанавливает такую мощность передатчика, при которой уровень сигнала на входе приемника БС лежит в заданных пределах
Управление обратным каналом
БС ↓мощность излучения, АС вычисляет частоту ошибочных кадров (параметр FER- frame error rate ) и сравнивается с пороговым значением . Исходя из величины расхождения БС ↑ мощность для АС либо исключает АС из своего обслуживания
Управление прямым каналом с ОС
БС оценивает уровень сигнала от АС с заданным программно и посылает команда для АС для изменения ее мощности на шаг менее 1дБ.
Эволюция систем сотовой связи
Вызвана необходимостью удовлетворить спрос на высокоскоростную передачу данных. Эволюция сетей 2G-3G развивалась по 2м ветвям CDMA2000 и UMTS(WCDMA)
2G 2.5G 3G
IS-95 IS-95 B/C/D IMT-MC 1xEV-DO 1xEV-DO rev.A
GSM,
GSM/HSCSD GPRS/EDGE UMTS/HSPA UMTS/HSPA+
Сис-ма GSM хороша д/передачи речи и смс(передача с кк на скорости 9.6 и 14.4кб/с)
Сис-ма GSM/HSCSD – модернизация GSM д/передачи данных(кк со скоростью до 57.6кб/с)
АС BTS-BSC-TRAU ------ MSC/VLR-GMSC----др.MSC и ТфОП
КК не эффективна д/передачи данных.
GPRS – надстройка над GSM д/передачи данных(кп) до170кб/с
EDGE – модернизация GPRS, исп-ая новый метод модуляции в радиоинтерфейсе, что позволяет ↑ скорочть до 384кб/с
+++SGSN-GGSN----др.СПД и интернет
Далее применяется др.способ МД(CDMA) и исп-ие ШПС =>новое оборудование. GSM->UMTS
UE BTS—RNS---MSC/VLR—GMSC----др.GMSC и ТфОП
SGSN—GGSN---др.СПД и интернет
UE-оконечное оборудование
RNC-контроллер .
Сис-ма UMTS/HSPA делится на технологии:
-HSDPA-↑скорость по линии вниз
-HSUPA-↑скорость по линии вверх
Архитектура формирования прямых каналов в IMT-MC
IMT-MC имеет более сложную структуру:
1) F-PICH Прямой пилотный канал
Расширяется ф-ей Уолша (w0) и модулируется короткой ПСП.
Передается БС непрерывно, позволяя АС осуществлять захват БС и определять эталонную фазу для осущ-я когерентной модуляции, а так же оценивать излучаемую мощность. По циклическому сдвигу короткого кода АС определяет какой БС принадлежит пилот-сигнал.
2) F-SYNC Синхро-канал
Скорость в канале фиксированная 1.2 Кбит/сек. По каналу передается маска и состояние генерируемого длинного кода, системное время, скорость в канале пейджинга.(w32)
3) F-PCH Канал пейджинга
передается служебная инф-я о параметрах сети, параметрах доступа к сети, список соседних БС, доступных каналов трафика, вызывной сигнал на АС со скоростью 4.8 Кбит/сек или 9.6 Кбит/сек и информация о выделении (номере выделенного ) конкретного канала трафика.
Дециматор- берет только каждый из 64 битов исходной последовательности длинного кода.
Организация каналов в UMTS
В основе принцип прямого расш.спектра. Занимает более широкую полосу по сравнению с обычным CDMA. Каналы разделяются на 3 уровня:лог-е(представляют тип инф-ии кот.нужно передать), транспортные(показывают как будут передаваться лог.каналы) и физ-ие(интерфейс фактически распространяющий инф-ию)
АС БС RNC
Логические каналы
Транспортные каналы
Физические каналы
Лог.каналы-не реальны, это задачи сети и аб-их окончаний, кот.должны вып-ся в определенное время.
Сеть вып-ет след.задачи(лог.каналы):
-информирование АС о состоянии радиоокружения(значения кода исп-е в данной и соседних сотах, разрешенные уровни мощности) передается по лог.каналам BCCH управления вещательного типа.
-при необходимости установить соединение с АС, нужно ее найти и определить точное местоположение. По лог.каналам управления поиском PCCH.
-выполнение сетью задач общих д/всех АС соты – лог.каналы СССР общие КУ.
-при наличии активных выделенных соединений, сеть информирует об этом по лог.каналам DCCH выделенным КУ.
-выделенный аб-ий трафик в down-linke по ВЕСР выделенному каналу трафика.
-CTCH общий канал трафика-только в down-linke д/передачи инф-ии всем АС соты или группы
Транспортные каналы down-link
BCH-вещательный канал-перенос лог.каналов BCCH(коды случ.доступа, разреш.уровни мощности..)
PCH-поисковой-когда сеть инициирует соединение с АС
FACH-прямого доступа-передача управляющей инф-ии д/АС(низкоскоростной)
DCH-выделенные-передача выделенного трафика и инф-ии управления(аб-т одновременно занимает аудио и видео каналы)
Транспортные каналы up-link
RACH-случайного доступа
DCH-выделенные
CPCH-общий пакетный-д/пакетной передачи данных
Физические каналы
SCH-синхронизации-обеспечивает АС поисковой инф-ей
PRACH-пакетный канал случ.доступа-д/переноса инф-ии о случ.доступе
DPCCH-выделенный общий физ.канал-передача управляющей инф-ии(пара)
DPDCH-выделенный физ.канал данных-передает выделенный аб-ий трафик. Выделенные каналы в 1ом соединении всегда сязываются парами:один д/трафика, др.д/инф-ии
PCCPCH-первичный общий физ.КУ передает каналы вещательного типа в down-linke
SCCPCH-вторичный общий физ.КУ-передает PCH и FACH
4) Канал трафика
- F-FCH Прямой основной канал- для передачи речи и низкоскоростных данных (9.5/14.4 Кбит/сек)
- F-SCH Прямой дополнительный канал - только для передачи данных АС
Изменение пропускной способности канала реализуется в IMT-MC путем изменения длины каналообразующих кодов Уолша
При заданной чиповой скорости изменяя длину кода Уолша получают ряд скоростей передачи данных соответствующих классам RC1-RC5.
Определение и выбор скорости осущ-ся по вх инф-му потоку
Метод формирования прямого основного канала(F-FCH):
F-FCH зависит от скорости вх потока , которая может динамически изменяться в зависимости от помеховой обстановки и условия распространения радиоволн.
К исходным битам вначале добавляются биты кода обнаружения ошибок (CRC, от 0 до 12), затем 8 конечных бит необходимых для упрощения процедуры декодирования сверточного кода, а затем сам сверточный кодер с кодовой скоростью R=1/2, при помощи устройства повторения происходит выравнивание скоростей. После перемежителя данные скремблируются длинным кодом, маской которого служит электронный серийный номер абонента (ESN), далее данные в канале трафика мультиплексируются с битами контроля мощности. Поскольку скорость поступления данных составляет 19,2 кбит/с, а частота PCB битов 800 Гц (800бит/с) , то замене подлежит лишь один из 24 символов информационной последовательности.
д) Обратный основной канал (R-FCH)
для передачи речи и низкоскоростных данных от МС к БС. Структура формирования включает в себя(RC1-RC4):