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:

1. 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

2. Маска задающая начальное  состояние генератора длинного кода формируется с помощью электронного серийного номера ESN АС с использованием специального ключа

3. 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):