5 СХЕМА ПОСТРОЕНИЯ СЕТИ И СОСТАВ ОБОРУДОВАНИЯ
5.1 ИНФРОСТРУКТУРА СЕТИ.
    Инфраструктура сети состоит из следующих стандартных элементов, во многом схожих с составом оборудования сетей стандарта GSM и включает в себя:
  1. Абонентские терминалы – беспроводной, мобильный телефонный аппарат; беспроводные РВХ, к которым подключаются обычные телефонные устройства: факсы, модемы и т.д.
  2. Базовые приемо-передающие станции отвечают за организацию радиоканалов связи с абонентским терминалами и формируют структуру сотовой сети.
  3. Контроллеры базовых станций – здесь обеспечивается кодирование речи в соответствии с принятыми в CDMA вокодерными алгоритмами и поддерживается мягкая передача вызова от одной БС к другой при движении абонента.
  4. Центр мобильной коммутации берет на себя роль интерфейса между сотовой и обычной ТФОП (такого центра может и не быть, тогда к ТФОП напрямую подключается контроллер БС). Также центр отвечает за предоставление абонентам интеллектуальных услуг, за биллинг, введение регистров, передачу вызова от одного контроллера БС к другому.
    Состав оборудования сетей стандарта CDMA во многом сходен с составом оборудования сетей стандарта GSM и включает в себя подвижные и базовые станции, цифровые коммутаторы, центр управления и обслуживания, различные дополнительные системы и устройства. Функциональное сопряжение элементов системы осуществляется с помощью ряда интерфейсов.
Рисунок 8 Обобщенная структурная схема сети сотовой подвижной связи CDMA.
BTS (Base Transceiver Station) – базовая приемопередающая станция.
BSC (Base Station Controller) – контроллер базовых станций.
OMS (Operation and Maintenance Center) – центр управления и обслуживания.
SU (Selector Unit) – устройство выбора кадра.
DB (DataBase) – база данных об абонентах и оборудовании.
MSC (Mobile Switching Center) – центр коммутации подвижной станции.
    Для лучшей иллюстрации принципа работы системы с кодовым разделением каналов следует остановиться на работе подвижной станции. После включения питания она настраивается на рабочую частоту сети и ищет сигнал базовой станции (в сети используется общий для всех базовых и подвижных станций короткий код). Вероятно, она обнаружит несколько сигналов разных базовых станций, которые можно различить по временному сдвигу в коротком коде. Подвижная станция выбирает сигнал с большим уровнем и, таким образом, получает когерентную опору для осуществления последующей демодуляции сигнала синхронизации. Этому сигналу поставлен в соответствие 32-й код Уолша. В нем передается информация о будущем содержании 42-разрядного регистра сдвига, используемого для формирования длинного кода. Эта информация посылается с опережением относительно информационного канала на 320 мс. Поэтому подвижная станция имеет достаточно времени для декодирования сообщения и загрузки информации в регистр. Таким образом, достигается ее синхронизация с сетевым временем. После этого подвижная станция начинает мониторинг одного из канала вызова.
5.2 УСТАНОВЛЕНИЕ ВХОДЯЩЕГО И ИСХОДЯЩЕГО ВЫЗОВОВ
    Если абонент пытается войти в сеть, т.е. производит установление исходящего вызова, то его станция будет пытаться осуществить соединение с базовой по одному из каналов доступа (рис.9) В этом случае для формирования длинного кода используется двоичная маска, параметры которой индивидуальны для каждой базовой станции сети. Если одновременно несколько пользователей пытается осуществить соединение, то возникает конфликт. Если базовая станция не подтверждает попытку соединения по каналу вызова, то абонентская выжидает произвольное время и делает следующую попытку.
    После принятия вызова подвижной станции базовая станция назначает канал для соединения, имеющий соответствующий код Уолша. После этого подвижная станция изменяет параметры двоичной маски в соответствии со своим идентификационным номером и переходит в режим приема и передачи речевой информации.
    Установление входящего вызова происходит согласно диаграмме, представленной на рис. 10. С учетом вышеизложенного можно сказать, что система CDMA потенциально имеет большую емкость. Кроме того, она позволяет отказаться от частотного планирования сети, хотя при этом предполагает проведение тщательного баланса мощностей излучений станции. Объективное сравнение абонентской емкости систем, использующих различные методы доступа (CDMA, FDMA, TDMA), трудно реализуемо, поскольку для них почти невозможно сделать одинаковые предположения. Большинство сравнений проводятся между системами на разных этапах реализации, но не между системами с различными методами доступа. И несмотря на потенциальные возможности стандарта CDMA, можно ожидать, что при сравнения двух оптимизированных систем, использующих различные методы доступа, их абонентские емкости окажутся приблизительно одинаковыми.
Рисунок 9 Установление исходящего вызова
Рисунок 10 Установление входящего вызова
5.3 КАНАЛЫ CDMA
    При работе в CDMA используются следующие каналы:     Обратные каналы CDMA:
Рисунок 11 Структура каналов CDMA в стандарте IS-95
5.4 ОРГАНИЗАЦИЯ ЭСТАФЕТНОЙ ПЕРЕДАЧИ

    Абонентская станция может одновременно принимать и обрабатывать сигналы нескольких базовых станций. Это позволяет осуществлять мягкую эстафетную передачу абонента между базовыми станциями. Преимущество мягкой передачи заключается в том, что исключается возможность потери связи при движении абонента вдоль границ сот, когда имеет место эффект "пинг-понга".
    Приемник с несколькими каналами приема и обработки сигнала получил название Rake-приемника. Он имеет четыре канала приема. В трех каналах одновременно обрабатываются три наиболее сильных сигнала (в четвертом канале постоянно осуществляется поиск сигнала с наиболее высоким уровнем). Эти сигналы складываются, и таким образом в системе с кодовым разделением каналов реализуется метод временного разнесения приема. Многолучевое распространение радиосигналов, с которым приходится бороться всем стандартам сотовой связи, в данном случае становиться помощником.

 
Рисунок 12 Принцип мягкой эстафетной передачи
5.5 ПРОЦЕДУРА УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЯ
Рисунок 13
5.6 УПРАВЛЕНИЕ МОЩНОСТЬЮ ПЕРЕДАТЧИКОВ
    Абонентская емкость ячейки системы CDMA оптимизируется использованием сложного алгоритма регулировки, который ограничивает мощность, излучаемую каждым абонентским терминалом, до необходимого уровня для получения приемлемой вероятности ошибки. В системе предусматривается три механизма регулировки мощности:     Рассмотрим процесс регулирования мощности передающих устройств в обратном канале. Каждая подвижная станция непрерывно передает информацию об уровне ошибок в принимаемом сигнале. На основании этой информации базовая станция распределяет излучаемую мощность между абонентами таким образом, чтобы в каждом случае обеспечить приемлемое качество речи. Абоненты, на пути к которым радиосигнал испытывает большее затухание, получают возможность излучать сигнал большей мощности. Основная цель регулировки мощности в обратном канале - оптимизация площади соты.
    Процесс регулирования мощности в прямом канале происходит несколько иначе. В нем возможны два варианта регулирования: по открытому циклу (разомкнутая петля) и по замкнутому циклу (замкнутая петля), как это показано на рисунке 12.
    Рассмотрим открытый цикл регулирования мощности (менее точный). Подвижная станция после включения ищет сигнал базовой станции. После синхронизации подвижной станции по этому сигналу производиться замер его мощности и вычисляется мощность передаваемого сигнала, необходимая для обеспечения соединения с базовой станцией. Вычисления основываются на том, что сумма мощности излучаемого сигнала и мощности принятого сигнала должна быть постоянна и равна - 73 дБ. Если уровень принятого сигнала, например, равен -85 дБ, то уровень излучаемой мощности должен быть равен + 12 дБ. Этот процесс повторяется каждые 20 мс.
    Рассмотрим процесс регулирования мощности при замкнутом цикле. Механизм регулирования мощности при этом позволяет точно отрегулировать мощность передаваемого сигнала. Базовая станция постоянно оценивает вероятность ошибки в каждом принимаемом сигнале. Если она превышает программно заданный порог, то базовая станция дает команду соответствующей подвижной станции увеличить мощность излучения. Регулировка осуществляется с шагом 1 дБ. Этот процесс повторяется каждые 1,25 мс. Цель такого процесса регулирования заключается в том, чтобы каждая подвижная станция излучала сигнал минимальной мощности, которая достаточна для обеспечения приемлемого качества речи.
    Подвижные станции должны обеспечивать регулирование выходной мощности в широком динамическом диапазоне - до 85 дБ.
Рисунок 14 Схема управления мощностью в прямом канале
Hosted by uCoz