/
Text
В. В. Ємельянов, І. В. Свид
СТІЛЬНиковОг
ї^°го РАДІ°зв я '
Навчальний посібник
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України
як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів,
які навчаються за напрямом підготовки "Телекомунікації”
Зсап Ьу хЗО
Харків
Компанія СМІТ
2011
УДК 624.396.2
ББК 32.884.1
Є60
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України
як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів,
які навчаються за напрямом підготовки «Телекомунікації»
(Лист № 1/112437 від 25.03.2011 р.)
Рецензенти:
Рогожкін Є. В., д-р фіз.-мат. наук, проф.»
проф. каф. радіоелектроніки Харківського національного
технічного університету «ХПІ»;
Бараннік В. В., д-р техн. наук, проф.,
провідний науковий співробітник Харківського університету
повітряних сил ім. І. Кожедуба
Ємельянов В. В.
€60 Системи стільникового рухомого радіозв’язку [Текст] :
навч. посів. / В. В. Ємельянов, І. В. Свид. — X.: ТОВ «Компа-
нія СМІТ», 2011. — 336 с.
І8ВИ 978-966-2028-78-2
У навчальному посібнику викладені принципи побудови та функціону-
вання аналогових та цифрових систем стільникового рухомого радіозв’язку.
Розглянуті основи організації множинного доступу з різним розділенням
сигналів. Наведені технічні характеристики стандартів систем стільниково-
го зв’язку з рухомими об’єктами. Викладена методика частотно-територіаль-
ного планування та розрахунку основних параметрів мереж стільникового
зв’язку.
При підготовці даного посібника основна увага була приділена доступ-
ності викладення різноманітного та складного матеріалу.
Навчальний посібник призначений для індивідуальної роботи студентів
відповідних спеціальностей, а також може бути використаний при курсово-
му та дипломному проектуванні.
УДК 624.396.2
ББК 32.884.1
І8ВИ 978-966-2028-78-2
©ЄмельяновВ.В.,СвидІ.В., 2011
©ТОВ «Компанія СМІТ», 2011
ЗМІСТ
Перелік умовних позначень та скорочень.........................8
Вступ.........................................................11
1. Основні поняття й визначення...............................12
Запитання та завдання для самоперевірки і контролю засвоєння
знань..................................................16
2. Основні характеристики систем сухопутного рухомого
радіозв’язку..................................................18
Запитання та завдання для самоперевірки і контролю засвоєння
знань..................................................26
3. Методи множинного доступу.................................27
3.1. Множинний доступ із частотним розподілом (ГЛМА). ... 27
3.2. Множинний доступ з часовим розподілом (ТПМА).........27
3.3. Методи розширення радіоспектра й властивості систем
радіозв’язку з розширеним спектром.........................28
3.3.1. Пряме розширення спектра за допомогою
псевдовипадкових послідовностей..................ЗО
3.3.2. Розширення спектра
методом стрибкоподібної перебудови частоти .... 36
3.3.3. Створення послідовностей розширення.............40
3.3.3.1. Псевдовипадкові послідовності...........41
3.3.3.2. Л/-ПОСЛІДОВНОСТІ........................44
З.З.З.З. ПослідовностіГолда......................47
З.З.ЗЛ.К од'Уолша...............................48
3.4. Множинний доступ з кодовим розподілом.................49
Запитання та завдання для самоперевірки і контролю засвоєння
знань..................................................56
4. Характеристики поширення УКХ у міських і приміських
зонах.........................................................57
Запитання та завдання для самоперевірки і контролю засвоєння
знань..................................................60
5. Системи стільникового рухомого радіозв’язку................61
5.1. Способи покриття робочої області зонами обслуговування . 61
5.1.1. Статистичний спосіб покриття робочої області .... 62
5.1.2. Детермінований спосіб покриття робочої області ... 66
5.1.3. Типи стільників.................................67
5.2. Розподіл каналів по зонах обслуговування..............68
5.3. Повторне використання частот..........................70
Запитання та завдання для самоперевірки і контролю засвоєння
знань..................................................74
6. Ефективність систем стільникового рухомого радіозв’язку ... 77
6.1. Ймовірність відмови абоненту в обслуговуванні........77
6.2. Завадостійкість стільникових систем зв’язку...........80
6.3. Ефективність використання радіоспектра................82
З
Запитання та завдання для самоперевірки і контролю засвоєння
знань..................................................86
7. Організація роботи систем стільникового рухомого
радіозв’язку.................................................88
7.1. Частотні, фізичні й логічні канали....................88
7.2. Автентифікація й ідентифікація........................89
7.3. Конфіденційність зв’язку..............................90
7.4. Роумінг і скіп........................................91
7.5. Перемеження символів..................................94
7.6. Еквалайзинг...........................................96
7.7. Послуги стільникового зв’язку.........................98
Запитання та завдання для самоперевірки і контролю засвоєння
знань.................................................102
8. Аналогові системи стільникового зв’язку.................103
8.1. Стандарти аналогових систем стільникового зв’язку . . . 103
8.2. Принципи організації систем стільникового зв’язку
стандарту ММТ-450 ....................................... 103
8.2.1. Структура стільникової мережі зв’язку стандарту
ИМТ-450 ....................................... 103
8.2.2. Діапазон робочих частот........................111
8.2.3. Організація з’єднань і принципи адресації
абонентів.............................................111
8.2.4. Визначення місця розташування абонентської
станції...............................................119
8.3. Стільникова система зв’язку стандарту АМР8...........119
8.3.1. Принципи побудови й загальні характеристики. . . 119
8.3.2. Організація каналів управління.................123
8.3.3. Встановлення вихідного виклику.................125
8.3.4. Встановлення вхідного виклику..................127
8.3.5. Організація естафетної передачі абонента.......129
8.4. Система стільникового рухомого зв’язку стандарту ТАС8 . 131
8.4.1. Принципи побудови й склад обладнання ..........131
8.4.2. Принципи організації каналів управління........132
8.4.3. Встановлення вхідного виклику..................133
Запитання та завдання для самоперевірки і контролю засвоєння
знань.................................................134
9. Цифрові системи стільникового рухомого зв’язку..........138
9.1. Системи стільникового зв’язку стандарту С8М..........138
9.1.1. Загальні характеристики стандарту..............138
9.1.2. Схема побудови й склад обладнання мереж........140
9.1.3. Мережеві й радіоінтерфейси.....................150
9.1.3.1. Інтерфейси із зовнішніми мережами......150
9.1.3.2. Внутрішні С8М-інтерфейси . • • • • ‘ • • 151
9.1.3.3. Інтерфейси між мережею С8М і зовнішнім
обладнанням ......................................
4
9.1.4. Структура служб і передача даних у стандарті О8М. 152
9.1.5. Термінальне обладнання й адаптери рухомої
станції..............................................154
9.1.6. Структура ТПМА-кадрів і формування сигналів
у стандарті О8М......................................155
9.1.7. Організація фізичних і логічних каналів.......164
9.1.7.1. Частотний план стандарту С8М..........164
9.1.7.2. Структура логічних каналів зв’язку....166
9.1.7.3. Структура логічних каналів управління . . . 167
9.1.7.4. Організація фізичних каналів..........170
9.1.7.5. Модуляція радіосигналу................172
9.1.8. Кодування й перемеження в каналах стандарту С8М 174
9.1.8.1. Загальна структурна схема кодування
й перемеження в стандарті О8М...................174
9.1.8.2. Згорткове кодування
й перемеження в повнопівидкісному
мовному каналі..................................178
9.1.8.3. Кодування й перемеження в каналах
управління......................................181
9.1.9. Обробка мови в стандарті О8М..................184
9.1.9.1. Вибір мовного кодека..................186
9.1.9.2. Алгоритм роботи й структурна схема
мовного КРЕ/ЬТР-ЬРС кодека......................188
9.1.9.3. Детектор активності мови..............190
9.1.9.4. Формування комфортного шуму...........191
9.1.9.5. Екстраполяція загубленого мовного кадру . . 192
9.1.10. Аспекти безпеки в стандарті О8М..............192
9.1.10.1. Загальний опис характеристик безпеки . . . 192
9.1.10.2. Автентифікація абонентів.............196
9.1.10.3. Забезпечення таємності абонента......199
9.1.10.4. Забезпечення таємності
в процедурі коректування місця
розташування....................................199
9.1.10.5. Загальний склад секретної інформації
і її розподіл в апаратних засобах Сг8М .... 201
9.1.10.6. Забезпечення таємності
при обміні повідомленнями між НЬВ, УЬК
ІМ8С....................................202
9.1.11. Обслуговування виклику в мережах стандарту
О8М..................................................203
9.1.11.1. Підключення й відключення рухомої станції 203
9.1.11.2. Пошук рухомої станції................205
9.1.11.3. Встановлення вихідного виклику.......205
9.1.11.4. Встановлення вхідного виклику........207
9.1.11.5. Організація естафетної передачі......208
5
9.1.11.6. Відновлення даних місцезнаходження . . . 210
9.1.11.7. Роумінг...............................214
9.1.12. Управління мережами зв’язку в стандарті О8М . . 217
9.1.12.1. Завдання системи мережевого управління. . 217
9.1.12.2. Принципи побудови системи
мережевого управління............................217
9.1.12.3. Розподіл функцій мережевого управління
вС8М.............................................219
9.1.12.4. Стандартні інтерфейси
в системі мережевого управління С8М .... 221
9.2. Система стільникового рухомого зв’язку стандарту
П-АМР8....................................................224
9.2.1. Принципи побудови й загальні характеристики. . . 224
9.2.2. Структура мережі, характеристики й радіоінтерфейс
П-АМР8...............................................225
9.3. Система стільникового рухомого зв’язку стандарту <ГОС . . 229
9.3.1. Загальні принципи побудови.....................229
9.3.2. Склад обладнання й принципи функціонування . . 231
9.4. Цифрова стільникова система рухомого радіозв’язку
з кодовим розподілом каналів стандарту 18-95 ............ 232
9.4.1. Загальні характеристики й структурна схема
системи.........................................234
9.4.2. Архітектура лінії «вниз».......................241
9.4.2.1. Пілотнийканал..........................242
9.4.2.2. Канал синхронізації....................244
9.4.2.3. Канал персонального вик лику...........245
9.4.2.4. Канал прямого трафіка..................250
9.4.2.5. Кодуваннявпрямомуканалі................252
9.4.3. Архітектура лінії «вверх»......................254
9.4.3.1. Каналдоступу...........................255
9.4.З.2. Канал зворотного трафіка...............258
9.4.4. Принципи організації абонентського доступу .... 261
9.4.4.1. Режим ініціалізації М8.................261
9.4.4.2. Режим очікування.......................262
9.4.4.3. Режим доступу..........................263
9.4.4.4. ПроцедурадоступуМ8.....................265
9.4.4.5. Режимконтролюканалутрафіка.............268
9.4.4.6. Кодування у зворотному каналі..........270
9.4.4.7.Естафетнапередача.......................272
9.4.5. Управління потужністю передавачів..............278
9.4.6. Аспекти безпеки в стандарті 18-95............. 281
9.4.7. Рухома станція стандарту 18-95 ............... 282
9.4.8. Базова станція стандарту 18-95 ............... 282
6
9,4,9. Обладнання Моіогоіа 8С 9600, 8С 2400
а «суперстільниковою» архітектурою для мереж
зв’язку СОМА..........................................284
Запитання та завдання для самоперевірки і контролю засвоєння
знань.................................................285
10. Стільникові радіотелефони...................................289
10.1. Конструкція радіотелефону............................ 289
10.2. Структурна схема аналогового телефону..................290
10.3. Структурна схема цифрового радіотелефону...............292
11. Перспективи розвитку мереж мобільного зв’язку...............294
11.1. Мережі мобільного зв’язку третього покоління...........294
11.1.1. Сервісні вимоги..................................297
11.1.2. Типи систем третього покоління...................300
11.2. Мережі мобільного зв’язку четвертого покоління .... 303
11.3. Концепція систем 4С у баченні ІТП-К....................308
11.4. Визначення 4С по (УТігеІезз У/огІгі КезеагсИ
Ропіпі)..................................................308
11.5. Концепція 4С у баченні ІЕЕЕ............................309
11.6. Роботи в напрямку 4Сг
в Азійсько-Тихоокеанському регіоні........................309
12. Розрахунок основних параметрів стільникових мереж зв’язку
(СМЗ)........................................................311
12.1. Розрахунок числа радіоканалів..........................312
12.2. Визначення розмірності кластера........................312
12.3. Розрахунок кількості радіоканалів,
що використовуються однією ВТ8............................314
12.4. Розрахунок припустимого телефонного навантаження . . 314
12.5. Розрахунок кількості абонентів,
що обслуговуються однією ВТ8..............................314
12.6. Розрахунок кількості базових станцій...................315
12.7. Розрахунок радіуса стільника...........................315
12.8. Розрахунок величини захисної відстані..................315
12.9. Розрахунок потужності передавача базової станції . . . 315
, 12.10. Розрахунок ймовірності помилки.................316
12.11. Розрахунок ефективності використання радіоспектра . . 316
12.12. Розробка частотно-територіального плану мережі. . . . 317
12.12.1. Територіальне розміщення ВТ8...............317
12.12.2. План розподілу радіоканалів................317
Додаток А. Значення ({-функції............................. 319
Додаток Б. Таблиця ймовірностей втрат (блокування)
на повнодоступному пучку ліній........................323
Література..............................................328
Предметний покажчик.....................................332
7
Перелік умовних позначень то скорочень
СР я яс яв Ро АЕ8 АССН ВЕ8К ВР8К ВТ8 ОР8К 0888 ЕАР ЕОО ГОМА ЕЕ8К ЕН88 Е8К СМ8К СМ8С СРВ8 СР8 ИЯЖ ІТІТ-Т ЬРС ьтк МАС МАР МРЬ8 М8 М8С КУ/С ОГОМА — виграш при обробці сигналу — відношення потужності сигналу до потужності завади — швидкість передачі цифрового потоку в радіоканалі — швидкість передачі базового інформаційного сигналу — мінімально припустима величина відношення Рс/Рвп — удосконалений стандарт шифрування — канал дозволеного доступу («мережа — рухома станція») — двійкова частотна маніпуляція — двійкова (бінарна) фазова маніпуляція — базова станція — диференціальна фазова маніпуляція — пряме розширення спектра на основі ПВП — розширюваний протокол автентифікації — дуплексний розподіл за частотою — множинний доступ із частотним розподілом — швидка частотна маніпуляція — розширення спектра стрибкоподібною перебудовою частоти — частотна маніпуляція — частотна маніпуляція з мінімальним частотним зсувом — міжмережевий комутаційний центр рухомого зв’язку — технологія пекетного передавання даних — глобальна навігаційна система — цифрова мережа з інтеграцією послуг — Міжнародний союз електрозв’язку — лінійне кодування із пророкуванням — пристрій довгострокового пророкування — управління доступом до середовища — прикладна підсистема системи мобільного зв’язку — багатопротокольна комутація з використанням міток — мобільна станція — центр комутації рухомого зв’язку — робоча група по вивченню мереж — ортогональний багатостанційний доступ с частотним розподілом
ОМАР 00Р8К РСН РС8 — підсистема техобслуговування й експлуатації — квадратурна фазова маніпуляція зі зсувом — канал виклику — служба персонального зв’язку
8
РОХ — мережа пакетної передачі
РІЛШ — мережа зв’язку загального користування наземних
рухомих об’єктів
РКІ — інтерфейс первинної швидкості
Р8К — фазова маніпуляція
Р8ТХ — комутована телефонна мережа загального користування
СДЗР8К. — чотирипозиційна диференціальна фазова маніпуляція
(4-ОФМ)
уг.іЛ- — чотирипозиційна диференціальна фазова маніпуляція
(ДОР8К зі зсувом л/4
ЦР8К — квадратурна фазова маніпуляція
8АССН — повільний сполучений канал управління (естафетна
передача)
8АТ — контрольний звуковий сигнал
8ОССН — індивідуальний канал управління
8ГО — кадр, що містить інформацію про комфортний шум
88№7 — система сигналізації № 7
8Т — тональний сигнал
ТОО — дуплексний розподіл за часом
ТОМА — множинний доступ з часовим розподілом
ТЬШ — мережа управління системами зв’язку
ІТМТ8 — універсальна мобільна телекомунікаційна система
УАО — детектор активності мови
ХУІМАХ — всесвітній доступ для взаємодії мікрохвильових мереж
АБГШ — адитивний білий гаусівський шум
АДІКМ — адаптивна диференціальна імпульсно-кодова модуляція
АДМ — адаптивна дельта-модуляція
АМ — амплітудна модуляція
АТС — автоматична телефонна станція
ГР — гостьовий регістр
ДКК — двосторонній користувальницький канал
ДР — домашній регістр
ДС — діаграма спрямованості антени
ЕОМ ' — електронна обчислювальна машина
ЗК — згортковий код
ЗКУ — зворотний канал управління
ЗУ — запам’ятовувальний пристрій
ІКМ — імпульсно-кодова модуляція
КІХ- — фільтр із кінцевою імпульсною характеристикою
фільтр
КУ — канал управління
КФМ — квадратурна фазова маніпуляція
9
МДКРК
милі
пвп
ПКУ
РК
СПМА
со
ссз
ССРЗ
ССРР
СУ
тсн
ТфЗК
УКХ
ФМ
цс
чм
чнн
шсс
множинний доступ на основі кодового розподілу каналів
малошумний підсилювач
псевдовипадкова послідовність
прямий канал управління
розмовний канал
множинний доступ з кодовим розподілом
сигнальна одиниця
системи стільникового зв’язку
стільникові системи рухомого зв’язку
системи стільникового рухомого радіозв’язку
станція управління
канал зворотного трафіка
телефонна мережа загального користування
ультракороткі хвилі
фазова модуляція
центральна станція
частотна модуляція позначення
час найбільшого навантаження
широкосмуговий сигнал
ВСТУП
Вивчення курсу «Системи зв’язку з рухомими об’єктами» є одним
з найважливіших аспектів підготовки фахівців напрямку «Телеко-
мунікації», Складовою частиною зазначеного курсу є розділ «Систе-
ми стільникового рухомого радіозв’язку».
Бурхливий розвиток мобільних телекомунікацій посприяв появі
в навчальних програмах відповідних видів численних дисциплін, що
відображають передові досягнення й перспективи розвитку масових
телекомунікацій. У провідних закордонних виданнях з’явилося ба-
гато інформаційних матеріалів, присвячених системам мобільного
зв’язку.
На жаль, у вітчизняній літературі ці питання освітлені ще недо-
статньо. Число й доступність вітчизняних друкованих джерел, що
висвітлюють поточний і прогнозований стан мобільних телекомуні-
кацій, не відповідає сучасному рівню розвитку таких в Україні.
Відчувається недолік видань, які могли б сприяти підвищенню рівня
підготовки фахівців в галузі мобільних телекомунікацій.
Тому автори прагнули узагальнити й систематизувати матеріали
по системам стільникового зв’язку, щоб дати можливість студентам
освоїти принципи організації й функціонування таких систем, набу-
ти практичні навички з розрахунку основних параметрів систем
стільникового зв’язку.
Навчальний посібник підготовлений відповідно до змісту розділу
«Системи стільникового рухомого радіозв’язку» програми курсу
«Системи зв’язку з рухомими об’єктами» для студентів, що навча-
ються за напрямком «Телекомунікації».
При написанні навчального посібника авторами був використа-
ний багаторічний досвід викладання даної дисципліни в Харків-
ському національному університеті радіоелектроніки.
Наприкінці кожного розділу навчального посібника наведені пи-
тання й завдання, які можуть бути використані студентами для само-
контролю засвоєння навчального матеріалу. Наведені приклади
рішення задач найбільш загального характеру.
Автори свідомо не розглядали в даному посібнику питання систем
стільникового зв’язку третього покоління, плануючи надалі присвя-
тити цьому окреме видання.
Розділи 3, 5,6, 7,9,11 і загальне редагування посібника виконані
Ємельяновим В. В. Розділи 1, 2, 4, 8 і 10 виконані Свид І. В.
Автори виражають щиру вдячність доценту Ковтуну П. С. за ряд
корисних рекомендацій і конструктивних зауважень.
Автори також дуже вдячні Томак В. В. за допомогу при оформ-
ленні рукопису.
11
ОСНОВІ ПОНЯТТЯ Й ВИЗНАЧЕННЯ
Термінологія в області рухомого радіозв’язку безупинно вдо-
сконалюється у зв’язку з бурхливим розвитком цього виду радіо-
зв’язку. Поняття й визначення, наведені нижче, в основному
відповідають діючим нормативно-технічним міжнародним і віт-
чизняним документам [1, 2, 3].
Радіозв’язок — усяка передача й прийом інформації за допомо-
гою радіохвиль.
Радіохвилі — електромагнітні хвилі, довжина яких перевищує
0,01 см, що поширюються в середовищі без штучних спрямованих
ліній.
Радіочастоти — частоти коливань радіохвиль.
Радіочастотний спектр — область частот, займана радіохвиля-
ми. Деякі автори пропонують користуватися більш інформатив-
ним терміном «радіочастотний ресурс», під яким розуміється
сукупність можливих для використання радіочастотних електро-
магнітних полів, створюваних для передачі (прийому) інформації
або енергії.
Смуга частот — область частот, обмежена нижньою й верхньою
межами.
Діапазон радіочастот — смуга частот, якій привласнене умовне
найменування. Весь радіочастотний спектр розділений на 12 діа-
пазонів радіочастот, які визначаються як області радіочастот
(ОД—3)1077, де N — номер діапазону, N =1—12.
Діапазон радіохвиль — певна безперервна ділянка довжин
радіохвиль, якій привласнене умовне найменування.
Діапазон робочих радіочастот — смуга частот, у межах якої за-
безпечується робота радіостанції.
Сітка робочих радіочастот (сітка частот) — множина робочих
радіочастот, розміщених через задані інтервали.
Крок сітки робочих радіочастот (крок сітки частот) — різниця
між сусідніми дискретними значеннями робочих радіочастот, що
входять у сітку.
12
Привласнена смуга радіочастот — смуга частот, у межах якої
радіостанції дозволене випромінювання.
Робочий канал — смуга частот, що використовується для
передачі інформації.
Робоча радіочастота — частота, призначена для ведення радіо-
зв’язку радіостанцією.
Радіостанція (станція) — один або кілька передавачів або
приймачів або комбінація передавачів і приймачів, включаючи
допоміжне устаткування, необхідне для здійснення радіозв’язку.
Кожна станція класифікується у відповідності зі службою, у якій
вона діє постійно або тимчасово.
Наземна радіостанція (станція) — станція, що здійснює назем-
ний радіозв’язок (далі по тексту, якщо це не обмовляється спеці-
ально, будь-яка станція є наземною).
Рухома служба — служба радіозв’язку між рухомою й стаціо-
нарною станціями або між рухомими станціями.
Рухомий радіозв’язок — радіозв’язок у рухомій службі.
Сухопутна рухома служба — рухома служба радіозв’язку між
стаціонарними (базовими) станціями й сухопутними рухомими
станціями або між сухопутними рухомими станціями.
Сухопутний рухомий радіозв’язок — радіозв’язок у сухопутній
рухомій службі.
Рухома станція — станція рухомої служби, призначена для ро-
боти під час руху або під час зупинок у невизначених пунктах.
Сухопутна рухома станція — рухома станція сухопутної
рухомої служби, здатна переміщатися по поверхні в межах гео-
графічних границь країни або континенту. Такі станції встановлю-
ються на сухопутних рухомих об’єктах або переносяться людиною.
Однобічний радіозв’язок — радіозв’язок, при якому одна
з радіостанцій здійснює тільки передачу, а інша або інші тільки
прийом.
Двосторонній радіозв’язок — радіозв’язок, при якому радіо-
станції здійснюють передачу й прийом.
Симплексний радіозв’язок — двосторонній радіозв’язок, при
якому передача й прийом на кожній радіостанції здійснюється по
черзі. Такий радіозв’язок може бути одночастотний (прийом і пе-
редача на одній частоті) і двочастотний (прийом і передача на
різних частотах).
Дуплексний радіозв’язок — двосторонній радіозв’язок, при
якому передача здійснюється одночасно із прийомом.
13
Напівдуплексний зв’язок — двосторонній радіозв’язок, при
якому на одній радіостанції (як правило центральній) передача
й прийом здійснюються одночасно, а на іншій радіостанції —
поперемінно.
Радіоканал (канал радіозв’язку) — сукупність технічних
засобів і середовища поширення радіохвиль, що забезпечують пе-
редачу сигналів від джерела до приймача інформації (рис. 1.1). Як
технічні засоби в радіоканалі використовуються радіостанції. Се-
редовище поширення радіохвиль впливає на рівень переданого
сигналу й вносить у нього завади.
Середовище поширення радіохвиль
Рис. 1.1. Структурна схема радіоканалу
Радіолінія — радіоканал, що забезпечує радіозв’язок в одному
азимутальному напрямку.
Радіомережа — сукупність радіоліній, що працюють на одній,
загальній для всіх абонентів, частоті або групі частот.
Система радіозв’язку — сукупність радіоканалів, пристроїв
обробки інформації, джерел (приймачів) повідомлень, зовніш-
нього середовища й правил функціонування (рис. 1.2). Пристрій
обробки інформації (ПОІ) — це технічні засоби, що перетворюють
інформацію (повідомлення), що надходить від джерела інформа-
ції, у форму, придатну для радіозв’язку, і навпаки, що перетворять
сигнали, що надходять від радіостанції, у форму, придатну для
сприйняття приймачем інформації. Тип і складність ПОІ й ДПІ
Зовнішнє середовище
Зовнішні завади
Рис. 1.2. Структурна схема системи радіозв’язку
14
(джерело/приймач інформації) залежать від призначення системи
радіозв’язку.
У радіостанціях, призначених для передачі мови, як ПОІ вико-
ристовуються електроакустичні перетворювачі (наприклад,
мікротелефонна трубка), а в якості ДПІ — органи мови (слуху) лю-
дини. У більш складних системах як ДПІ можуть використовува-
тися обчислювальні машини, виконавчі механізми й т. п.
Зовнішнє середовище впливає на всі елементи тракту передачі
й прийому інформації. Цей вплив здійснюється кліматичними
й механічними впливами, впливами різного роду внутріоб’єкто-
вих завад (завади по ланцюгах живлення й керування, акустичні
шуми, завади від інших радіоелектронних пристроїв, що проника-
ють безпосередньо у високочастотні ланцюги радіостанцій і т. д.).
У тракті поширення радіохвиль вплив зовнішнього середовища
здійснюється зміною умов поширення радіохвиль протягом часу
роботи системи, впливом різного роду зовнішніх завад (атмосфер-
них, індустріальних, станційних і ін.), які попадають у високоча-
стотний тракт радіоприймача разом з корисним сигналом. Прави-
лами функціонування системи є сукупність норм і правил ведення
радіозв’язку, обслуговування засобів обробки повідомлень, вибору
робочих каналів і часу сеансів і т. п.
Електромагнітна сумісність радіоелектронних засобів (ЕМС
РЕЗ) — здатність РЕЗ одночасно функціонувати в реальних умовах
експлуатації з необхідною якістю при впливі на них ненавмисних
завад і не створювати радіозавад іншим електронним засобам.
Радіозавада — електромагнітне явище в діапазоні радіочастот
звичайно імпульсного, а іноді й періодичного характеру, що не
відповідає будь-якому сигналу, яке може виявитися накладеним
на корисний сигнал.
Ненавмисна радіозавада — радіозавада, створювана джерелом
штучного походження, не призначена для порушення функціо-
нування РЕЗ.
Міжсистемна радіозавада — ненавмисна радіозавада, що вини-
кає між РЕЗ різних систем.
Внутрісистемна завада — ненавмисна радіозавада, що виникає
між РЕЗ однієї радіосистеми.
Природна радіозавада — радіозавада, джерелом якої є природні
явища.
Індустріальна завада — радіозавада, створювана машинами,
приладами й іншими електричними пристроями.
15
Завадозахищеність — здатність РЕЗ зберігати свої функції
незмінними або що змінюються в припустимих межах в умовах
впливу завад.
Основне радіовипромінювання — випромінювання радіопере-
давального пристрою в необхідній для передачі сигналу смузі
радіочастот.
Необхідна смуга радіочастот — мінімальна смуга частот даного
класу радіовипромінювання, достатня для передачі сигналу
з необхідними швидкістю і якістю.
Позасмугове радіовипромінювання — небажане радіовипромі -
нювання в смузі частот, пов’язане з необхідною смугою радіо-
частот, що є результатом модуляції сигналу.
Побічне радіовипромінювання — небажане радіовипроміню-
вання, що виникає в результаті будь-яких нелінійних процесів
у радіопередавальному пристрої, крім процесу модуляції.
Радіовипромінювання на гармоніці (субгармоніці) — побічне
радіовипромінювання на частотах, у ціле число разів більших
(менших) частот основного радіовипромінювання.
Трафіком або телефонним навантаженням називається вели-
чина
У = ХТ,
визначальна тривалість часу, протягом якого сукупність абонентів
використовує надаване в їхнє розпорядження обладнання.
Тут X — інтенсивність надходження викликів; Т — середня
тривалість зайнятості каналу зв’язку.
Трафік (навантаження) виміряється в Ерлангах.
Якщо середня тривалість заняття (з’єднання) дорівнює Т,
а максимальне число викликів у годину л.о, то створюване всіма
абонентами навантаження дорівнює
X т
У = —, Ерланг.
60
Один Ерланг визначається як один виклик, що надійшов, за го-
дину із тривалістю з’єднання, що дорівнює одній годині.
Запитання та завдання для самоперевірки
і контролю засвоєння знань
1. Що таке радіозв’язок?
2. Дайте визначення радіочастотного спектра.
16
3. Що таке робочий канал?
4. Що таке радіостанція?
5. Що таке односторонній радіозв’язок?
6. Що таке дуплексний та напівдуплексний зв’язок?
7. Що таке симплексний радіозв’язок?
8. Дайте визначення радіоканалу, системи радіозв’язку.
9. Що таке радіозавада?
10. Що таке природна радіозавада?
11. Що таке індустріальна завада?
12. Що таке позасмугове радіовипромінювання, побічне випромі-
нювання?
13. Що називається трафіком або телефонним навантаженням?
14. В яких одиницях вимірюється величина телефонного наванта-
ження?
&)) ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ
( СИСТЕМ СУХОПУТНОГО РУХОМОГО РАДІОЗВ'ЯЗКУ
Спрямованість зв’язку. Системи сухопутного рухомого радіо-
зв’язку можуть бути призначені як для однобічного, так і для
двостороннього радіозв’язку. При двосторонньому зв’язку відбу-
вається двосторонній обмін інформацією між абонентами або
дистанційне включення на передачу контрольованого об’єкта
й наступний прийом інформації від нього [1, 2, 3].
Однобічний зв’язок — передача або прийом повідомлень зі сто-
рони рухомого абонента або навпаки. Така передача використо-
вується в тому випадку, коли зворотна відповідь по радіоканалу не
потрібна. Прикладом однобічних систем радіозв’язку є системи
персонального радіовиклику (пейджингові).
Системи сухопутного рухомого радіозв’язку досить часто пра-
цюють у симплексному режимі. Симплексний режим — двосто-
ронній радіозв’язок, при якому передача й прийом на кожній
радіостанції здійснюється по черзі.
Для радіотелефонних систем загального користування типовим
є дуплексний режим — двосторонній радіозв’язок, при якому здійс-
нюється одночасно передача й прийом у кожному із двох напрямків.
Розрізняють дуплексну передачу із частотним (ГПП) і часовим
(ТПП) поділом каналів прийому й передачі. У більшості існуючих
систем мобільного зв’язку другого покоління, крім ПЕСТ і Ігісііит,
застосовують ГПП, при якому на прийом і передачу використо-
вується пара частот з певним значенням дуплексного частотного
розносу.
У режимі ТНВ двосторонній зв’язок між абонентами забезпе-
чується на одній носійній з часовим ущільненням каналів передачі
й прийому, що дозволяє зробити систему більш гнучкою в частині
використання виділених смуг частот.
На відмінність від ЕВН, у режимі ТВВ не потрібні парні смуги
частот, що спрощує процедуру пошуку абонента й дозволяє більш
ефективно розподіляти канали між зонами обслуговування [5].
18
У прямому й зворотному каналах трафік у режимі ТПП може бути
як симетричним, так і асиметричним. Інша перевага ТПВ скла-
дається в більш простій реалізації однорежимного термінала, що
обумовлено відсутністю дуплексора.
У стільникових системах зв’язку режим ЕВВ має перевагу при
більших розмірах стільників і високій швидкості пересування
абонентів. Режим ТВВ, навпроти, призначений для застосування
в піко- і мікростільниках, тобто там, де абонент пересувається з не-
високою швидкістю.
Напівдуплексний радіозв’язок — двосторонній радіозв’язок,
при якому на одній з радіостанцій (як правило центральній) пере-
дача й прийом здійснюються одночасно, а на іншій радіостанції —
поперемінно.
Зони обслуговування. За зоною обслуговування системи сухопут-
ного рухомого радіозв’язку поділяються на радіальні, лінійні й тери-
торіальні. Радіальні системи забезпечують радіозв’язок абонентів
у межах радіуса дії радіостанції. Залежно від рельєфу місцевості,
природних завад у радіальних системах зона обслуговування може
відрізнятися від правильної геометричної форми кола.
До різновидів радіальних систем можуть бути віднесені системи
з ретрансляцією й зі спрямованими антенами.
Лінійні системи використовують для обслуговування лінійно
протяжних населених пунктів, об’єктів і споруд (нафтогазопро-
водів, автомагістралей, зрошувальних каналів, залізничних
і річкових шляхів сполучення). Тут необхідно передбачити спеці-
альні пристрої, що забезпечують безперервність зв’язку рухомого
об’єкта (РО) при русі його уздовж магістралі й переході із зони дії
однієї в зону дії іншої лінійної радіостанції.
Територіальні системи призначені для суцільного покриття
всієї території, що обслуговується, незалежно від її конфігурації.
Така територія може являти собою місто, район, область або окремі
підприємства, будівлі. Зони обслуговування за своїм характером
можуть бути відкритою місцевістю, закритими приміщеннями,
підземним простором.
Категорії обслуговування абонентів. По категоріях обслугову-
вання абонентів розрізняють системи сухопутного рухомого радіо-
зв’язку загального, спеціалізованого й індивідуального користу-
вання.
Системи загального користування дозволяють застосовувати
їхні технічні засоби будь-яким абонентом незалежно від його
відомчої належності.
19
Системи спеціалізованого користування належать певним
відомствам і службам. У цих системах робота як правило пов’язана
з диспетчером або із центральним пунктом керування.
Системи індивідуального користування забезпечують зв’язок
індивідуальних абонентів між собою. Кінцеві пристрої в цих систе-
мах належать цим абонентам і мають свій індивідуальний номер,
що викликається.
По категорії обслуговування абонентів можна розділити на гру-
пи службових абонентів з можливим виділенням пріоритетних
і приватних осіб.
Кількість абонентів, що обслуговуються. По числу абонентів,
що обслуговуються, системи можуть бути мінімальної (до 100 або-
нентів), малої (до 1000 абонентів), середньої (до 10 000 абонентів)
і великої (понад 10 000 абонентів) ємності.
Системи з мінімальною ємністю використовуються на окремих
підприємствах, на порівняно невеликих будівництвах і т. ін.
Системи малої ємності використовуються на великих будівниц-
твах, у промислових об’єднаннях, на великих залізничних
станціях і т. д.
Системи із середньою ємністю використовуються для зв’язку
загального користування в містах, у межах міністерств і відомств.
З великою ємністю системи будуть використані при створенні
загальнодержавної системи рухомого радіозв’язку загального ко-
ристування.
Способи з’єднання з ТфЗК. У найпростіших системах сухопутно-
го рухомого радіозв’язку з’єднання з телефонною мережею може
бути відсутнім. Якщо в системі передбачений вихід на телефонну
мережу (установчу або міську АТС), то з’єднання може здійсню-
ватися вручну (через диспетчера), напівавтоматично (від абонента
АТС до радіоабонента автоматично, а навпаки — тільки через дис-
петчера) і автоматично (без участі диспетчера в обидва боки).
Види переданої інформації. У системах сухопутного рухомого
радіозв’язку може передаватися мовна інформація, кодовані пові-
домлення й цифрова інформація (передача даних). Передача даних
дозволяє мобільному абоненту приймати телексні й факсимільні
повідомлення, різного роду графічну (плани місцевості, графіки
руху й т. д.), медичну інформацію й багато чого іншого. Мовна
інформація є найпоширенішим видом передаваної інформації
й передається звичайно в смузі частот 300—3400 Гц. У спеціаль-
них радіотелефонних системах можливе обмеження смуги частот,
наприклад, до 300—3000 Гц.
20
Кодовані повідомлення передаються з метою захисту від несанк-
ціонованого прослуховування. Спосіб кодування в основному визна-
чається вимогою завадостійкості й рівнем таємності. Кодування
повідомлень на передавальному кінці радіолінії й розшифровка їх
на прийомному кінці відбувається безпосередньо в пристроях об-
робки інформації.
Цифрова інформація може формуватися в самій радіотелефон-
ній системі шляхом аналого-цифрового перетворення переданих
повідомлень, або бути зовнішньою для неї, призначеною для
інших систем.
Діапазони частот. Системи сухопутного рухомого радіозв’язку
працюють в основному в діапазонах частот 40 МГц (33—48,
57—57,5 МГц); 80 МГц (68—88 МГц); 160 МГц (146—174 МГц);
330 МГц (300—350 МГц); 450 МГц (420—470 МГц); 900 МГц
(806—947 МГц); 1400 МГц (1427—1525 МГц); 1800 МГц
(1710—1990 МГц) і 2000 МГц (1900—2200 МГц) [1, 2, 6, 7].
Радіохвилі більш високочастотних діапазонів (вище 300 МГц)
краще відбиваються від перешкод, тому в великих містах з висот-
ними забудовами вони більш ефективні для застосування, тому що
створюють більшу напруженість поля у всій зоні обслуговування.
У цих діапазонах частот значно нижче й рівень індустріальних за-
вад. При цьому забезпечується виконання вимоги до систем сухо-
путного рухомого радіозв’язку — надійний прийом сигналів як на
вулицях міста, так і в приміщеннях будинків. Частоти вище
100 МГц, особливо в області 450 МГц, мають гарну проникаючу
здатність у будівлі з металевим каркасом [6].
Види модуляції. Завадостійкість прийому повідомлень систем
рухомого радіозв’язку багато в чому визначаються обраним мето-
дом модуляції.
У системах сухопутного рухомого радіозв’язку використову-
ється односмугова амплітудна модуляція (АМ) на частотах нижче
ЗО МГц. АМ забезпечує простоту радіоприймального пристрою,
однак має низьку завадостійкість.
Системи рухомого радіозв’язку, що працюють у діапазоні вище
30 МГц, в основному використовують частотну (ЧМ), фазову (ФМ)
і цифрові види модуляції. Досить поширена ЧМ із рознесенням
Радіоканалів за частотою 20,25 і 30 кГц, а також ФМ і ЧМ із однією
бічною й з рознесенням на 10 або 12,5 кГц.
При релеївських завмираннях характеристика завадостійкості
прийому ЧМ сигналу втрачає свій граничний ефект [8]. Більше то-
ЄО, швидкі завмирання приводять до появи випадкової ЧМ
21
складової, що визначає граничне значення відношення сигнал/
шум на виході демодулятора. Це означає, що виграш у завадо-
стійкості ЧМ при релеївських завмираннях практично не зале-
жить від ширини смуги ЧМ сигналів. Підвищення завадостійкості
в цьому випадку досягається за рахунок використання методів роз-
несеного прийому. Певний інтерес викликає вузькополосна ФМ із
рознесенням каналів за частотою на 12,5 кГц. Використання цього
виду модуляції в системах сухопутного рухомого радіозв’язку при-
водить до підвищення частотної ефективності за рахунок більш
вузької смуги. Однак, є обмеження, обумовлені необхідністю
високої швидкості передачі керуючої інформації при встановленні
зв’язку в вузькополосному каналі, сумісності з діючими системами
та ін.
Використовуються також перспективні способи модуляції, які
поєднують вузькополосні й широкополосні методи й використовують
дискретні частотні сигнали, наприклад: ДЧ-ОБС — дискретно-час-
тотна модуляція з однією бічною смугою АМ; ДЧ-ВФМ — дискрет-
но-частотна модуляція разом з відносною фазовою маніпуляцією
для роботи в каналі з релеївськими завмираннями [8]. Для пере-
творення мовних повідомлень у цифрову форму використовують
адаптивну дельта-модуляцію (АДМ) або адаптивну диференціаль-
ну імпульсно-кодову модуляцію (АДІКМ). Для передачі цифрових
сигналів у радіоканал найбільше поширення мають фазова (ФМн)
і частотна (ЧМн) маніпуляції, а також дискретно-частотна
модуляція (ДЧМ). В аналогових радіотелефонних системах сигна-
ли керування часто передаються в цифровій формі за допомогою
частотної маніпуляції (Г8К) або швидкої частотної маніпуляції
ЕЕ8К.
У цифрових системах рухомого радіозв’язку [5, 7, 8, 9, 10]
широко використовуються такі види маніпуляції, як: С)Р8К —
чотирипозиційна фазова маніпуляція; О()Р8К — квадратурна
чотирирівнева фазова маніпуляція зі зсувом на половину трива-
лості символу; ВР8К — диференціальна фазова маніпуляція;
(ДОР8К — чотирипозиційна диференціальна фазова маніпуляція (4-
ОФМ); (л/4-ВС}Р8К — відносна диференціальна квадратурна фазо-
ва маніпуляція зі зсувом на л/4); ВР8К — двійкова (бінарна) фазо-
ва маніпуляція; ВЕ8К — двійкова частотна маніпуляція; СМ8К —
гаусівська маніпуляція з мінімальним частотним зсувом та інші.
22
Цифрова модуляція має наступні переваги:
• потенційна можливість досягнення дуже малих ймовірностей
помилок передачі й високої ймовірності відтворення переда-
них повідомлень шляхом виявлення й виправлення помилок;
• універсальність каналу для будь-якого виду переданої інфор-
мації (мова, дискретні дані, сигнали взаємодії);
• можливість широкого використання для фільтрації, підси-
лення й перетворення сигналів цифрових схем, які можуть
бути виконані у вигляді БІС і мікропроцесорів для ланцюгів
комутації й керування роботою апаратури;
• більш висока надійність, завадостійкість і можливість скрит-
ності роботи;
• можливість стикування без додаткових пристроїв з ЕОМ
і з інформаційними мережами;
• відсутність накопичення шумів і перекручувань при ретранс-
ляції сигналу.
Методи розподілу радіоканалів. Системи сухопутного рухомого
радіозв’язку класифікуються на системи з часовим, частотним
і кодовим розподілом радіоканалів [1, 2, 4, 7, 14].
При частотному розподілі абонентські смуги частот не пере-
криваються, але сигнали абонентів можуть збігатися в часі. Умова
лінійної незалежності абонентських сигналів випливає з того, що
смуги частот сигналів не перекриваються. Функцію розподілу
виконує фільтр, що пропускає сигнали тільки частоти цього каналу
й не пропускає частот всіх інших каналів.
При часовому розподілі по каналу зв’язку в будь-який момент
часу передається тільки один сигнал. Розподіл у цьому випадку
визначається характеристикою часового селектора рівній одиниці
протягом інтервалу часу, відведеного для роботи і-го абонента
й нулю поза цим інтервалом.
Кодовий розподіл сигналів [5, 7,10,15,16] є найбільш перспек-
тивним. При такому методі загальна смуга частот використо-
вується всіма абонентами. Метод заснований на розподілі при
кореляційному прийомі близьких до ортогональних шумоподіб-
них сигналів з великою базою. Більш докладна характеристика
методів розподілу каналів буде наведена нижче.
Багатостанційні й багатоканальні системи сухопутного рухо-
мого радіозв’язку. Основним завданням сучасних систем радіо-
зв’язку, у тому числі й систем сухопутного рухомого радіозв’язку,
є одночасна передача повідомлень від багатьох джерел інформації
до абонентів, яким дана інформація призначена. У цих системах
23
для обміну інформацією між абонентами використовується загаль-
ний канал зв’язку, до якого мають вільний доступ багато або-
нентів. Такі системи називаються системами з багатьма доступами
(СБД) або системи із множинним доступом. Поняття системи
з багатьма доступами є для систем передачі інформації найбільш
загальним. Воно ґрунтується на принципі формування групового
сигналу, методі розподілу загального каналу зв’язку, а також способу
організації спільної роботи абонентів і об’єднання їх у мережу.
За методом формування групового сигналу системи з багатьма
доступами можна розділити на системи з незалежним і центра-
лізованим формуванням сигналу [1, 2, 3].
У системах з незалежним формуванням (рис. 2.1) спочатку
в кожному передавачі (Пд) формується абонентський сигнал
що відображає повідомлення 8](0 від джерела інформації Дір
який передається в канал. У каналі підсумуються абонентські сиг-
нали й формується груповий сигнал 17V (і). Всі передавачі абонентів
працюють незалежно друг від друга. Груповий сигнал проходить
по загальному каналу й надходить на приймачі абонентів (Пм).
Кожний приймач виділяє із групового сигналу певний абонентсь-
кий сигнал і одержує призначене одержувачу інформації (01)
повідомлення.
У системах із централізованим формуванням групового сигна-
лу (рис. 2.2), коли абоненти розташовані в безпосередній близь-
кості друг від друга, груповий сигнал формується в центральному
передавачі (ЦПд), з якого він надходить у канал.
Пройшовши по каналу зв’язку, груповий сигнал 17^ (і) надхо-
дить на центральний приймач, у якому з нього виділяються пові-
домлення й розподіляються по абонентах.
Кожен абонент, що обслуговується системою з багатьма досту-
пами й незалежним формуванням групового сигналу, використо-
вує для виходу в загальний канал свій передавач (радіостанцію),
Рис. 2.1. Система з незалежним формуванням групового сигналу
24
Рис. 2.2. Система із централізованим формуванням групового сигналу
тому такі системи називаються багатостанційними. Груповий
сигнал у загальному каналі складається з окремих абонентських
сигналів, внаслідок чого подібні системи називають багатока-
нальними.
Індивідуальні абонентські сигнали займають певні позиції
в груповому сигналі. Ці позиції можуть розрізнятися за частотою,
за часом або мати кодовий розподіл — відповідно із цим є множин-
ний доступ із частотним МДЧР (ГВМА), часовим МДТР (ТБМА)
і з кодовим МДККР (СБМА) їх розподілом. Множинний (багато-
станційний) доступ характеризує здатність базової станції (ре-
транслятора) одночасно приймати й передавати сигнали декількох
мобільних станцій. Методи множинного доступу будуть розгля-
нуті в наступному розділі.
У системах з багатьма доступами всі канали (частоти переносни-
ка [2]) можуть або заздалегідь розподілятися й закріплюватися за
певними абонентами, або виділятися абонентам тільки на час сеан-
су зв’язку, після якого вони використовуються іншими абонента-
ми системи.
Якщо індивідуальні канали жорстко закріплені за абонента-
ми — у цьому випадку поведінка абонентів не контролюється й сис-
теми зв’язку називаються неконтрольованими. Цим забезпе-
чується можливість зв’язку кожної пари абонентів незалежно від
інших. У неконтрольованих багатостанційних системах немає
необхідності в аналізі й виявленні вільних каналів і зв’язок між
абонентами встановлюється простіше, швидше, надійніше, у той
же час такі системи використовують загальний канал зв’язку
менш ефективно, ніж контрольовані. Навантаження каналу
в таких системах не перевищують 0,15 Ерл у час найбільшого наван-
таження (ЧНН) [12]. У таких системах число каналів більше або
Дорівнює числу абонентів.
25
Якщо індивідуальні канали надаються мобільним абонентам
(МА) тільки на час сеансу зв’язку, то система зв’язку повинна
постійна контролювати їхній стан і відповідно називається кон-
трольованою, а використання каналів підвищується в кілька разів
і, залежно від ситуації, навантаження в каналі може досягати
0,4—0,8 Ерл. У цьому випадку число каналів значно менше числа
МА, тому не виключені випадки одночасної їх зайнятості й необ-
хідності звільнення каналу для абонента, що викликається.
Управління абонентами багатостанційних систем. Абоненти
багатостанційних систем [1, 2] можуть вести обмін інформацією,
або безпосередньо один з одним — некоординовані системи, або че-
рез центральну станцію, на яку надходять сигнали абонентів всієї
системи. У цьому випадку системи називаються координованими.
Зв’язок між абонентами відбувається по радіусах від абонента А на
центральну станцію (ЦС) і від ЦС до абонента Б, тобто відбувається
координоване управління через ЦС.
Відмінною рисою координованих систем є те, що сигнал абонен-
та, що приходить на ЦС на одній частоті, перевипромінюється до
іншого абонента на іншій частоті. Наприклад, якщо в некоорди-
нованій системі в режимі однобічного зв’язку двом абонентам
необхідна одна частота, то в координованій у тому ж режимі для
зв’язку двох абонентів використовуються дві частоти.
Перевагою некоординованих систем є простота реалізації.
Координовані системи мають меншу надійність, ніж системи із
прямим об’єднанням, тому що вихід з ладу будь-якої ЦС приво-
дить до втрати працездатності всієї системи.
Запитання та завдання для самоперевірки
і контролю засвоєння знань
1. На які види розподіляються системи сухопутного рухомого
радіозв’язку за зоною обслуговування?
2. Які види інформації можуть передаватися в системах сухопут-
ного рухомого радіозв’язку?
3. Назвіть діапазони радіочастот, що виділені системам сухопут-
ного рухомого радіозв’язку.
4. Які види модуляції використовуються в системах сухопутного
рухомого радіозв’язку?
5. Назвіть методи розподілення радіоканалів.
МЕТОДИ МНОЖИННОГО ДОСТУП»
Поняття множинного (багатостанційного) доступу пов’язане
з організацією спільного використання обмеженої ділянки
радіоспектра багатьма абонентами. У системах сухопутного рухо-
мого радіозв’язку, як ми вже відзначали, існує три варіанти мно-
жинного доступу: із частотним, з часовим і з кодовим розподілом
каналів [1, 2, 4, 9, 10, 13, 14].
3.1. Множинний доступ із частотним розподілом (ЕОМА)
У методі ГПМА кожному абоненту на час сеансу зв’язку
виділяється смуга частот А/ (частотний канал) (рис. 3.1).
Метод ГВМА використо-
вується у всіх аналогових сис-
темах стільникового зв’язку,
при цьому смуга частот Л/ ста-
новить 10—ЗО кГц. Основний
недолік методу ГВМА — недо-
статньо ефективне використан-
ня смуги частот. Ефективність
помітно підвищується при
переході до більш досконалого
методу ТВМА, що дозволяє від-
повідно підвищити ємність сис-
теми радіозв’язку.
і
Рис. 3.1. Метод ГВМА
у координатах час — частота
3.2. Множинний доступ з часовим розподілом (ТОМА)
У методі ТВМА кожен частотний канал розділяється в часі між
декількома абонентами, тобто частотний канал по черзі надається
декільком абонентам на певні проміжки часу [9]. Це дає можли-
вість реалізації декількох фізичних каналів в одному частотному.
На рис. 3.2 наведено приклад, коли кожен частотний канал
ділиться між трьома абонентами. Строго кажучи, наведена на
27
ї
А/ І! Абонент № 2 Абонент № 1 Абонент № Абонент № 2
|)Х(ПЇІЇІІЇЙ)ЇІЇі'ІЇ(|^4 < •’ •• <:. . :•
А/ (І Абонент? Абонент 8 Абонент 9 Абонент?
А/ II Абонент 4 Абонент 5 Абонент 6 Абонент 4
А/ || Абонент 1 Абонент 2 Абонент 3 Абонент 1
і.
Рис. 3.2. Метод ТВМА у координатах час — частота
рис. 3.2 схема відповідає не чистому ТПМА, а сполученню ГПМА
з ТПМА, оскільки тут розглядається випадок не одного,
а декількох частотних каналів, кожен з яких ділиться в часі між
декількома абонентами.
Практична реалізація методу ТПМА вимагає перетворення
сигналів у цифрову формуй «стиснення» інформації в часі. Цифро-
ва обробка сигналів і метод ТПМА використовуються в системах
стільникового зв’язку стандартів П-АМР8, С8М і ЗПС. У стандарті
П-АМР8 при збереженні тієї ж смуги частотного каналу
А/ =30 кГц, що й в аналоговому стандарті АМР8, число каналів
зростає втроє й більш ніж утроє зростає ємність системи.
Однак, метод ТПМА не реалізує всіх можливостей за ефектив-
ністю використання спектра; додаткові резерви відкриваються
при використанні ієрархічних структур і адаптивного розподілу
каналів. Перевагу щодо цього має метод багатостанційного досту-
пу з кодовим розподілом каналів.
3.3. Методи розширення радіоспектра
й властивості систем радіозв’язку з розширеним спектром
Суть широкосмугового зв’язку в розширенні спектра частот ра-
діосигнала, передачі широкосмугового сигналу (ШСС) і виділенні
з нього корисного сигналу шляхом перетворення спектра прийня-
того широкосмугового радіосигналу в первісний спектр інформа-
ційного сигналу.
28
Основною характеристикою ШСС е база сигналу, обумовлена як
добуток ширини його спектра Р на його тривалість Т [15,17,18,20].
В = РТ.
База сигналу характеризує розширення спектра ШСС щодо
спектра повідомлення.
Розширення спектра являє собою метод формування сигналу
з розширеним спектром за допомогою додаткового рівня моду-
ляції, що забезпечує не тільки розширення спектра сигналу, але
й ослаблення його впливу на інші сигнали. Додаткова модуляція
ніяк не пов’язана з переданим повідомленням. Тому подібне роз-
ширення смуги не дозволяє послабити вплив адитивного білого
гаусівського шуму (АБГШ), як це відбувається при широкосму-
говій частотній модуляції [10].
Широкосмугові системи знаходять застосування завдяки на-
ступним потенційним перевагам [10, 16, 17, 18]:
• підвищеній завадостійкості;
• можливості забезпечення кодового розподілу каналів при
багатостанційному доступі (у системах, що використовують
технологію СВМА);
• енергетичній скритності завдяки низькому рівню спектраль-
ної щільності;
• високій розв’язній здатності при вимірюваннях відстані;
• захищеності зв’язку;
• здатності протистояти впливу навмисних завад;
• підвищеній пропускній здатності й спектральній ефектив-
ності в деяких стільникових системах персонального зв’язку;
• низькій вартості при реалізації;
• наявності сучасної елементної бази (інтегральних мікросхем).
Відповідно до архітектури й використовуваним видам моду-
ляції системи з розширеним спектром можуть бути розділені на
такі основні групи [10, 16]:
• системи із прямим розширенням спектра на основі псевдови-
падкових послідовностей (ПВП), включаючи системи СВМА;
• системи зі стрибкоподібною перебудовою робочої частоти,
включаючи системи СВМА з повільною й швидкою перебудо-
вою робочої частоти;
• системи множинного доступу з розширеним спектром і кон-
тролем носійної (СВМА);
• системи з перебудовою часового положення сигналів («стриб-
коподібним» часом);
29
• системи з лінійною частотною модуляцією сигналів (сіїір
тодиіаііоп);
• системи зі змішаними методами розширення спектра.
У рухомих системах радіозв’язку й бездротових локальних ме-
режах знаходять широке застосування методи прямого розширен-
ня спектра й стрибкоподібної перебудови робочої частоти. Ці мето-
ди описуються докладно в наступних розділах.
Методи ГВМА і ТВМА широко використовуються в багатока-
нальних системах передачі й достатньо висвітлені в літературі. Ме-
тод багатостанційного доступу з кодовим розподілом, що є основ-
ним у системах мобільного зв’язку 3-го покоління, заслуговує
більш уважного розгляду. При цьому доцільно ознайомитися з ме-
тодами розширення спектра й властивостями систем з розшире-
ним спектром.
3.3.1. Пряме розширення спектра
за допомогою псевдовипадкових послідовностей
На рис. 3.3, а наведено концептуальну схему передавача
сигналів із прямим розширенням спектра на основі псевдовипад-
кових послідовностей (сіігесі весіиепсе вргеай вресігит — В888).
У першому модуляторі здійснюється фазова маніпуляція (Р8К)
б
Рис. 3.3. Структура передавача сигналів з прямим розширенням спек-
тра сигналів за допомогою псевдовипадкової послідовності:
а — передавач сигналів з ВР8К і подальшим розширенням спектра;
б — структура передавача, в якому розширення спектра здійснюється
в смузі модулюючих частот
ЗО
5
сигналу проміжної частоти двійковим цифровим сигналом переда-
ного повідомлення гі(£) у форматі без повернення до нуля (N112) із
частотою проходження символів = 1/ТЙ. Для ілюстрації основ-
них концепцій будемо вважати, що здійснюється проста без
передмодуляційної фільтрації двійкова Р8К з постійною обвідною.
Р8К сигнал визначається наступним виразом
5(1) = Ай(і) соє соІІЧ І, (3-1)
де <1(і) — нефільтрований дворівневий сигнал, що має два стани: +1
і -1; содч — проміжна частота; А — амплітуда сигналу.
Як сигнал розширення спектра §(і) використовується сигнал
псевдовипадкової послідовності (ПВП) із частотою проходження
елементів = 1/ТС. У результаті повторної модуляції формується
ВР8К сигнал з розширеним спектром
У 1(0 = = А§(1)с1(і) соз юпч«, (3.2)
де А — амплітуда сигналу.
Цей сигнал проміжної частоти потім переноситься вверх на
необхідну частоту за допомогою синтезатора частоти. Широкосму-
говий сигнал на виході підсилювача потужності має вигляд
у2 (і) = Ад(і)<і(1) соє Гор4ї. (3.3)
Формулу (3.3) можна інтерпретувати подвійно, звідки виплива-
ють дві реалізації описаного методу [16]. Перша інтерпретація —
множення сигналу з ВР8К (потік даних <7(ї)) на псевдовипадкову
послідовність §(і) (рис. 3.3, а). Друга інтерпретація — множення
й'(/) нагі(і) з наступним застосуванням модуляції ВР8К (рис. 3.3, б).
Формування ШСС за схемою рис. 3.3, а ілюструється за допомо-
гою рис. 3.4 і 3.5.
У нашому прикладі тривалість одного біта інформаційного сиг-
налу дорівнює ТЬТЬ, що відповідає швидкості передачі даних 1/ТЬ.
Отже, залежно від кодування ширина спектра сигналу буде станови-
ти порядку 2[ТЬ. Подібним чином, ширина спектра псевдовипадково-
го сигналу дорівнює 2/Тс. Розширений спектр, що утворюється, зоб-
ражений на рис. 3.5, в. Ступінь розширення безпосередньо
залежить від швидкості передачі псевдовипадкової послідовності.
З рисунка видно, що сигнал більш рівномірно й з меншою спек-
тральною щільністю розподіляється в смузі частот [37]. Таким
чином не тільки підвищується завадостійкість сигналу, але й зни-
жується ймовірність його виявлення.
31
Рис. 3.4. Приклад формування широкосмугового сигналу:
а — дані; б — 5(Є); в — розширюючий код; г —
При надходженні широкосмугового сигналу (ШСС) на відповід -
ний приймач (рис. 3.6) він ще раз помножується на £(£)• Оскільки
в результаті множення буде відновлений вихідний
сигнал
У 2 (0£(0 = сов (2л/рч )і = 8(ї).
У приймачі абонента, якому призначене повідомлення,
є синхронізований у часі сигнал що забезпечує стиснення
32
1 о 1
ть ть
а
Рис. 3.5. Наближений спектр широкосмугового сигналу: а —
інформаційного; б — псевдовипадкового; в — результуючого
Рис. 3.6. Структура приймача широкосмугових сигналів
33
спектра й представляє точну копію сигналу ПВП відповідного пе-
редавача. Отриманий після стиснення спектра вузькосмуговий
ВР8К сигнал демодулюється. Однак можлива реалізація й інших
видів модуляції, таких, як М8К, ОМ8К, ОГ8К і ін.
Якщо обрано ансамбль некорельованих сигналів ПВП, то після
операції стиснення спектра зберігається лише модульований ко-
рисний сигнал. Всі інші сигнали, виявляючись некорельованими,
зберігають широкосмуговість і мають ширину спектра, що переви-
щує граничну смугу пропускання фільтра демодулятора. На
рис. 3.7 і 3.8 наведено спрощені часові й спектральні діаграми, що
якісно ілюструють процеси розширення й стиснення спектра
сигналів.
Таким чином, з рис. 3.3, 3.5—3.8 бачимо, що:
• однократне множення інформаційного сигналу на приво-
дить до розширення спектра сигналу;
• повторне множення в приймачі на приводить до стиснення
спектра сигналу, що дозволяє ефективно використовувати
смуговий фільтр і відновити вихідний сигнал;
• вихідний сигнал множиться двічі (при передачі й прийомі),
тоді як завада множиться тільки один раз (при прийманні) і її
Сигнал,
що передається
(ПВП х ВР8К сигнал)
ЖП,ДБ
Спектр після розширення
-1
х Я(0
Сигнал з розширеним
спектром, помножений
на ПВП
/пч + 4+/
ВР8К сигнал
Рис. 3.7. Часові й спектральні діаграми, що ілюструють процеси
розширення й стиснення спектра
в системах із прямим розширенням спектра
34
Розширення
спектра
Сигнал
Стиснення
спектра
Сигнал
ГКШЛҐо
Зззадо
Рис. 3.8. Розширення-стиснення спектрів сигналів
у системах із прямим розширенням спектра
спектр стає розширеним. Смуговий фільтр має смугу пропус-
кання, погоджену із шириною спектра корисного сигналу.
Рівень завад на виході фільтра значно послабляється.
Виграш при кореляційній обробці ОР або просто виграш при
обробці — це коефіцієнт, що показує, у скільки разів відношення
сигнал/шум (Рс /Рш) або відношення сигнал/завада (Рс /Р,авада ) на
виході збільшується в порівнянні з аналогічними величинами на
вході. Наприклад, якщо (Рс /Рш)вх або (Рс/Р^ада )вх у точці Р на
рис. 3.6 дорівнює 5 дБ, а після стиснення спектра корисного сигна-
лу за допомогою погодженого з ним сигналу опорної ПВП
відношення (Рс /Рш )вих у точці О виявляється рівним 27 дБ, то ви-
граш при обробці дорівнює 22 дБ. Таким чином, виграш при
обробці СР може бути визначений таким способом:
& _(^с/Лп)вих
р Тр^р^
(3.4)
Наявний виграш співвідношення при обробці часто оцінюють за допомогою Ср =-^- (3.5)
або мод Ср =^-, (3.6)
35
де Л/РЧ — ширина спектра ШСС; — ширина спектра
інформаційного сигналу; В.с — швидкість передачі цифрового
потоку в радіоканалі; Нь — швидкість передачі базового інформа-
ційного сигналу.
Таким чином, при використанні широкосмугового сигналу
результуючий виграш у відношенні Рс/Рш на виході приймача
є функція відношення ширини спектра ШСС і базового інфор-
маційного сигналу: чим більше розширення спектра, тим більше
виграш. У часовій області — це функція відношення швидкості
передачі цифрового потоку в радіоканалі до швидкості передачі
базового інформаційного сигналу [14]. Для стандарту стільни-
кового зв’язка 18-95 відношення становить 128 разів, або 21 дБ. Це
дозволяє системі працювати при рівні інтерференційних завад, що
перевищують рівень корисного сигналу на 18 дБ, тому що обробка
сигналу на виході приймача вимагає перевищення рівня сигналу
над рівнем завад усього на 3 дБ.
У межах одного стільника системи рухомого радіозв’язку, як
правило, є декілька абонентів, що одночасно користуються
зв’язком, причому кожен з них використовує ту саму носійну
частоту /рЧ і займає ту саму смугу частот Д/"РЧ.
Таким чином, на вхід приймача надходить сума М незалежних
сигналів з розширеним спектром, що займають ту саму смугу
радіочастот
м
гЦ) = ЇХ- (08, (0 + ДО+п(0, (3.7)
г=1
д,еМ — число одночасно працюючих (активних) абонентів; (і) —
ПВП 1-ї пари передавач — приймач; 8І (0 — сигнал і-го абонента;
ДО — завада (навмисна або власна); п(ї) — АБГШ.
3.3.2. Розширення спектра
методом стрибкоподібної перебудови частоти
При використанні розширеного спектра зі стрибкоподібною
перебудовою частоти (Ігедиепсу-Ьорріп^ ергеаб ересігшп — ГН88)
передача сигналу провадиться за допомогою певних наборів час-
тот, що мають властивості випадкових послідовностей. Перебудо-
ва синтезатора частоти приймача відбувається синхронно з перебу-
довою синтезатора передавача через певні проміжки часу. У той же
час при спробі підслухати сеанс зв’язку будуть чутні лише нероз-
бірливі звуки, а створення навмисних завад на одній із частот при-
веде до знищення тільки декількох бітів сигналу.
36
На рис. 3.9 наведено приклад стрибкоподібної перебудови час-
тоти (і'гециепсу ііорріп£ — ЕН). Для передачі ЕН-сигналу резер-
вується певна кількість каналів. Як правило, використовують 2к
носійних частот, які становлять 2 й каналів. Відстань між
носійними частотами (а, отже, ширина кожного каналу) звичайно
дорівнює ширині спектра вхідного сигналу. При передачі кожен
канал використовується протягом фіксованого інтервалу часу;
у стандарті ІЕЕЕ 802.11, наприклад, цей інтервал дорівнює 300 мс
[16]. Протягом такого інтервалу провадиться передача деякої
кількості закодованих певним чином бітів (можливо, частин бітів,
див. далі). Послідовність використання каналів задається кодом
розширення, і оскільки приймач і передавач використовують той
самий код, переходи між каналами виконуються синхронно.
На рис. 3.10 наведено типову структуру системи зв’язку зі
стрибкоподібною перебудовою частоти сигналу. При передачі двій-
кові дані подаються на модулятор, що працює з використанням
певного методу цифро-аналогового кодування, наприклад, частот-
ної маніпуляції — Е8К або ж двійкової фазової маніпуляції —
ВР8К.
Отриманий сигнал центрований на деякій базовій частоті. Зоб-
ражений на рис. 3.10 генератор псевдовипадкових чисел застосо-
вується для одержання індексів таблиці використовуваних частот.
Саме псевдовипадкова послідовність чисел є згадуваним раніше
кодом розширення. Кожні к бітів на виході генератора визначають
одну з 2к носійних частот. Для кожного з наступних інтервалів ча-
су (якому відповідає к бітів псевдовипадкового коду) вибирається
нова носійна частота. Сигнал цієї частоти перемножується з вихід-
ним ВР8К сигналом. Форма отриманого сигналу не зміниться,
Рис. 3.9. Приклад стрибкоподібної перебудови частоти
37
Пристрій розширення
спектра методом
Пристрій
звуження спектра інформаційний
б
Рис. 3.10. Система зв’язку розширеного спектра зі стрибкоподібною
перебудовою частоти (а — передавач; б — приймач)
однак він буде центрований на обраній частоті. Приймач демоду-
лює отриманий сигнал розширеного спектра за допомогою тієї ж
послідовності частот (заснованій на псевдовипадковому коді), що
використовувалася при модуляції.
У схемі на рис. 3.10 показане перемножування двох сигналів.
Приведемо приклад подібного множення, використовуючи ВЕ8К
38
в якості схеми модуляції даних. Сигнал Е8К на вході системи ГН88
можна визначити в такий спосіб:
5(і) = А сой (244) +0Д&г + 1)Д/')0 при гТ6 <1 <(і + Х)Ть. (3.8)
Тут А — амплітуда сигналу; 4> — базова частота; Ьг- — значення
/-го біта даних (+1 відповідає двійковій 1; -1 відповідає двійковому
0); Д/ — девіація частоти; Ть — тривалість передачі одного біта.
Таким чином, протягом інтервалу передачі і-го біта частота сиг-
налу буде дорівнювати » якщо біт має значення -1, і /0 + Д/ при
значенні біта +1.
Синтезатор частот генерує послідовність коливань, частота
яких змінюється через рівні проміжки часу. Переходи в наборі 2к
частот визначаються к бітами псевдовипадкового коду. Будемо
вважати час передачі на одній частоті рівним часу передачі одного
біта, будемо також нехтувати різницею фаз між інформаційним
сигналом 5(і) і сигналом розширення £(і).
Результуючий сигнал під час і-го інтервалу передачі (передачі
і-го біта) можна виразити в наступному вигляді:
р(0 = = Асо8(2л(/о +0,5(Ьі + 1)ДЛі)со8(2 л4 і). (3.9)
Тут І* — частота сигналу, що згенерована синтезатором частот під
час і -го інтервалу передачі. Перетворивши вираз (3.9), одержимо
р(і) =0,5А[сое (244) +0,5(4 +1)Д/ + 4» +
+ соє (2л(4) +0&Ьі + ОД/ ~4 )*)]• (3.10)
Смуговий фільтр (рис. 3.10) дозволяє усунути сигнал різницевої
частоти, пропускаючи сигнал сумарної частоти. Отриманий сигнал
з розширеним спектром може бути записаний у такому вигляді:
у(і) =0,5Асо8(2л(/0 +0,5(4 + 1)Д/ + 4)і). (3.11)
Отже, частота інформаційного сигналу протягом і-го інтервалу
передачі дорівнює /0 + Д» якщо значення біта —1, і 4) + 4 + Д/ при
значенні +1.
Приймач приймає сигнал, що описується функцією у(і) (3.11).
Множення отриманого сигналу на копію сигналу розширення дає
в результаті наступне
/(*) =405(0 =0,5Асо8(2л(/о +0,5(4 + 1)Д/ + 4 )і)со8(2л4*)- (3.12)
Вираз (3.12) можна записати у вигляді
/(0=405(0 =0^бА[со8(244> +0,5(4 + 1)Д/ + 4 +4)0+
+ 008(244) +0,5(4 +1)Д/Ш
39
Для фільтрації сигналу використовується смуговий фільтр
(рис. 3.10). У результаті утворюється сигнал, що описується
функцією 8'(ї), певною формулою (3.8)
5'(і) = 0^5Асое[2п(/0 +0,5(Ьг- +1)А/)4 (3.13)
Вираз (3.13) описує отриманий на виході смугового фільтра
інформаційний сигнал, що відрізняється від вихідного тільки зна-
ченням амплітуди.
Як правило, ЕН88 передбачає використання великої кількості
частот. Однією з переваг такого підходу є більша стійкість системи
з більшим значенням к (більшим числом 2 к носійних частот переда-
вача) до впливу навмисних завад. При цьому джерело навмисних
завад змушене буде створювати заваду на всіх 2 й частотах. Оскіль-
ки потужність джерела завад (шуму) фіксована, потужність завади
на кожній із частот дорівнюватиме Давади /2й. Отже, і відношення
Р /Рш зростає на величину, найменовану коефіцієнтом розширен-
ня спектра Ор = 2к.
3.3.3. Створення послідовностей розширення
Як уже згадувалося, послідовність розширення спектра яв-
ляє собою послідовність двійкових чисел, що відома як у приймачі,
так і в передавачі. Розширення спектра утворюється множенням
(що використовує виключаюче АБО) вхідних даних на код розши-
рення. При цьому швидкість передачі даних для коду розширення
більше швидкості передачі вхідної інформації. Звуження спектра
сигналу на приймальній стороні провадиться за допомогою коду
розширення, точно синхронізованого із прийнятим сигналом.
Швидкість передачі даних сигналу дорівнює швидкості пере-
дачі послідовності розширення, отже, збільшується швидкість
передачі даних сигналу, а це вимагає збільшення ширини смуги.
Крім того, зростає надлишковість системи. Коди розширення ви-
бираються так, щоб результуючий сигнал був шумоподібним; от-
же, код розширення повинен містити приблизно рівне число нулів
і одиниць. Якщо коди розширення використовуються в середо-
вищі СВМА, існує додаткова вимога — відсутність кореляції. При
одержанні безлічі сигналів, кожен з яких характеризується
індивідуальним кодом розширення, необхідно, щоб приймач міг
розшифрувати окремий сигнал, використовуючи відповідний код.
Сигнали з розширеним спектром не повинні корелювати між собою,
щоб всі сигнали, за винятком пошукового, були подібні до шуму, що
дозволить уникнути інтерференції при звуженні спектра певного
40
сигналу. Введення високої надлишковості при розширенні спектра
звуження дозволяє уникнути інтерференції зі сторонніми сигна-
лами, які присутні в тій же смузі.
Існує дві категорії послідовностей розширення спектра: орто-
гональні коди й псевдовипадкові послідовності. У системах П888
з СПМА використовуються як псевдовипадкові послідовності, так
і ортогональні коди. Обидві названі категорії розглянуті нижче.
3.3.3.1. Псевдовипадкові послідовності
В ідеальному випадку послідовність розширення спектра являє
собою випадковий ряд двійкових одиниць і нулів. У той же час,
оскільки приймач і передавач повинні мати копії коду, генеруван-
ня послідовності розширення спектра повинне бути передбачува-
ним. При цьому послідовність повинна мати властивості випадко-
вого ряду чисел. Дані вимоги можуть бути виконані за допомогою
генератора псевдовипадкових чисел, що створює повторювану
періодичну послідовність, що володіє властивостями випадкового
ряду [10, 16, 19].
Псевдовипадкові послідовності визначають алгоритм, у якому
використовується деяке вихідне (або початкове) число. Алгоритм
є детермінованим, тому числа, що генеруються, в принципі не
є випадковими. У той же час при досить гарному алгоритмі послі-
довність чисел, що утворюється, успішно пройде багато тестів на
випадковість, подібні числа часто називають псевдовипадковими.
Важливим є те, що пророкувати послідовність без знання алгорит-
му й початкового числа неможливо. Отже, успішно декодувати
сигнал зможе тільки приймач, разом з передавачем, що володіє
потрібною інформацією.
Властивості псевдовипадкових послідовностей (ПВП)
Дві найбільш важливі властивості псевдовипадкових послідов-
ностей — непередбачуваність і випадковість. При генерації послі-
довності псевдовипадкових чисел традиційним завданням є забез-
печення відповідності цієї послідовності чітко визначеним
критеріям випадковості. Два наведених нижче критерії викори-
стовуються для підтвердження випадкового характеру числових
послідовностей.
Рівномірний розподіл. Розподіл чисел послідовності повинен
бути рівномірним, тобто всі числа послідовності повинні з’являти-
ся із приблизно однаковою частотою. Для послідовності двійкових
чисел дане визначення необхідно розширити, оскільки членами
41
послідовності є тільки два числа (0 і 1). У загальному випадку ба-
жаними є такі властивості.
Властивість балансу. У довгій послідовності кількість двійко-
вих одиниць повинна наближатися до 1/2 від загального числа
членів.
Серійність. Серією (тип) називають послідовність, що повністю
складається із двійкових нулів або одиниць. Поява іншої цифри оз-
начає початок нової серії. У кожному періоді половина серій має
довжину 1, чверть серій — довжину 2, восьма частина серій — дов-
жину 3 і т. д.
Незалежність. Жодне із чисел послідовності не може бути отри-
мане за допомогою інших чисел, також приналежних послідов-
ності.
Хоча критерії відповідності числової послідовності якому-не-
будь виду статистичного розподілу (наприклад, рівномірному)
визначені досить чітко, критеріїв незалежності членів послідов-
ності не існує. Втім, за допомогою певних тестів можна показати,
що члени послідовності не є незалежними. У загальному випадку
такі тести проводяться доти, поки не з’явиться достатня впевне-
ність у тому, що елементи послідовності незалежні.
Кореляційні властивості. Псевдовипадкові послідовності повинні
мати спеціальні кореляційні властивості.
Автокореляційна функція 2?п(т) в загальному вигляді визнача-
ється інтегралом
-ЙО(Т)= (3.14)
—со
Вона є мірою відповідності між сигналом /"(/) і його копією, що
зсунута в часі на т.
Взаємокореляційна функція 7?вз (г) є мірою відповідності двох
різних сигналів /(і) і £(і) при їх зсуві в часі на т і визначається
інтегралом
Квз^)= (3.15)
—оо
У відомих системах радіозв’язку як сигнали розширення спек-
тра використовуються двійкові цифрові ПВП. Авто- і взаємокоре-
ляційні функції цих послідовностей при дискретних зсувах, що
кратні тривалості символу, в області, що цікавить, обчислюються
підрахунком кількості збігів А і розбіжностей П при посимвольно-
му (побітовому) порівнянні (рис. 3.11, е).
42
7 символів
Автокореляційна функція Л(і)
(випадкової двійкової
послідовності)
в
1110 0 10
Зсув г
на один
символ
Кількість
збігів А = 7
незбігів О = О
А-£> = 7
А = 3
£> = 4
А-О = -1
л
Рис. 3.11. Структурні й автокореляційні властивості випадкової
й псевдовипадкової послідовностей: а — генератор синхронної
випадкової двійкової послідовності; б — часова діаграма сигналу
випадкової послідовності; в — автокореляційна функція сигналу
випадкової послідовності; г — автокореляційна функція короткої ПВП
довжиною 7 символів; д — обчислення числа збігів і розбіжностей
при зсуві на один символ; е — автокореляційна функція сигналу ПВП,
обчислена як різниця між кількістю збігів і розбіжностей
43
Для розширення спектра й рівномірного завантаження смуги
передачі спектральна щільність одиночної послідовності повинна
бути рівномірною, як в АБГШ. Така послідовність може бути отри-
мана за допомогою схеми, що зображена на рис. 3.11, а, де шумо-
подібна структура цифрової послідовності формується шляхом
обмеження аналогового сигналу АБГШ у сполученні з операцією
«вибірка — запам’ятовування». Частота вибірок (дискретизації)
дорівнює частоті проходження символів /с =1ІТС. Автокореля-
ційну функцію сигналу випадкової послідовності зображено на
рис. 3.11, в.
Наявність єдиного вузького сплеску автокореляційної функції
при т=0 є дуже важливою властивістю й спрощує синхронізацію
приймача. Якщо послідовність довжиною N символів періодично
повторюється, то утворюється псевдошумова або псевдовипадкова
послідовність. Для псевдовипадкових послідовностей автокореля-
ційна функція має періодичний характер (рис. 3.11, г).
Другим й найбільш важким завданням, розв’язуваним за допо-
могою ПВП у системі СВМА з багатьма абонентами, є розподіл
сигналів різних абонентів, що використовують ту саму смугу пере-
дачі. Сигнал ПВП виконує функцію «ключа» для кожного абонен-
та й дозволяє в приймачі виділити призначений йому сигнал. Тому
повний ансамбль ПВП повинен бути обраний таким, щоб взаємна
кореляція між будь-якою парою послідовностей була достатньо ма-
ла. Це дозволяє мінімізувати рівень завад за сусідніми каналами.
Теоретично нульове значення взаємної кореляції мають ансамблі
ортогональних сигналів розширення спектра (наприклад, базисні
функції рядів Фур’є й функції Уолша).
Однак у реальних системах радіозв’язку потрібно, щоб забезпе-
чувалася простота когерентного формування ПВП на передаваль-
ній і приймальній сторонах. До числа найбільш відомих і добре
вивчених ПВП належать послідовності максимальної довжини
(т-послідовності). Вони дуже привабливі для систем з розширеним
спектром, орієнтованих на одного абонента. З погляду вимог до
взаємокореляційних властивостей, пропонованим в СПМА систе-
мах стільникового або персонального зв’язку, більш цікавими
є послідовності Голда, Касами й Уолша. У деяких випадках вони
комбінуються з тп-послідовностями.
З.З.З.2. ІИ-послідовності
Розглянемо спочатку лінійні коди максимальної довжини, або
послідовності з максимальною довжиною (т-послідовності), які
44
відіграють важливу роль у цифрових системах, системах з розши-
реним спектром і системах вимірювання дальності в радіолокації
[10]. На рис. 3.12 наведено апаратну реалізацію генератора тп-по-
слідовності й відповідного корелятора, або фільтра співпадаючих
даних, що використовується в приймачі. Генератор містить лан-
цюжок послідовно включених Т)-тригерів, виходи яких з’єднані
із входами Л наступних тригерів, за винятком входу Ло першого
тригера. Деякі з виходів тригерів не з’єднані з генератором біта
парності, що відзначено на рисунку пунктирними лініями. Загаль-
не число тригерів п і число тригерів, з’єднаних з генератором біта
парності, визначають відповідно довжину й властивості формо-
ваної ПВП. На виході генератора біта парності формується логіч-
ний 0 при наявності парного числа логічних 0 на входах і логічна 1
при наявності непарного числа логічних 1 на входах.
Довжина послідовності. Для лінійних кодів максимальної дов-
жини завжди можна знайти такий порядок підключення виходів
тригерів до генератора біта парності (див. рис. 3.12), при якому
формується послідовність максимальної довжини
Рис. 3.12. Структури генератора ПВП (а) і відповідного корелятора —
фільтра співпадаючих даних (6)
45
Ь=2п -1,
(3.16)
де п — число тригерів.
У табл. 3.1 наведено логіку підключення виходів тригерів до
входів біта парності у схемі рис. 3.12, а для значень п від 3 до 15,
довжина отриманих при цьому т-послідовностей може бути від 7
до 32 767 бітів.
Таблиця 3.1
Довжина £ і число 8 ПВП максимальної довжини т при
заданому числі розрядів (тригерів) регістра зсуву п
Число розрядів (тригерів) 71 Довжина послідовності, 1 =2“ 1 Число т-послідовностей 8 О 0 для Ь = 2 п 1 у схемі рис. 3.12, а
3 7 2 ] Ф ^2
4 15 2 <^2® «З
5 31 6
6 63 6 <^4 ®
7 127 18 ^5®
8 255 16 Ф Ф Ф
9 511 48 <^4 ® <^8
10 1023 60
11 2047 176 <38 Ф
12 4095 144 Ф Ф о ® 1
13 8191 630 <30 ® ^10 ® Чц ® ^12
14 16 383 756 Ф 1 Ф 2 ® 3
15 32 767 1800 <513 ® <214
Кількість різних послідовностей. У табл. 3.1 наведено один
з можливих варіантів з’єднань виходів тригерів регістра зрушення
з генератором біта парності. Існують і інші варіанти, які приводять
до різних т-послідовностей з малим рівнем взаємної кореляції.
Верхня границя для кількості різних т-послідовностей визна-
чається виразом
8<—. (3.17)
п
Значення 8 приведені в табл. 3.1.
Балансова властивість. В одному періоді т-послідовності міс-
титься 2" 1 -1 нулів і 2" 1 одиниць.
Властивість зсуву при додаванні. Сума по той 2 т-послідов-
ності і її довільного циклічного зсуву являє собою інший цикліч-
ний зсув вихідної т-послідовності.
46
Властивість періодичної автокореляційної функції. Якщо
у вихідної т-послідовності, що складається із символів (0, 1), зро-
бити заміну символів 0 на +1 і 1 на -1 і одержати послідовність
символів (-1, +1), то періодична автокореляційна функція визна-
чається виразом
2п -1, т=0;
-1, т*0
(3.18)
і є найкращою в тому розумінні, що не існує якої-небудь іншої
двійкової послідовності з мінімальним значенням автокореляцій-
ної функції при т Ф 0. Ця властивість т-послідовностей має важли-
ве значення при їхньому використанні в якості синхропреамбул
для забезпечення символьної й циклової синхронізації.
Властивість випадковості. Оскільки т-послідовність є періо-
дичною послідовністю, то вона не може вважатися випадковою.
Але для неї все-таки можуть бути визначені статистичні власти-
вості серій одиниць і нулів. Дійсно, у кожному періоді половина
серій має довжину 1, чверть серій — довжину 2, восьма частина
серій — довжину З і т. д.
Максимальне значення автокореляційної функції прийнято на-
зивати максимальним викидом автокореляційної функції. Цей ви-
кид використовується для кодової або циклової синхронізації. Для
проміжних значень часового зсуву, що лежать між 0 і +1 або -1,
автокореляційна функція є лінійно зменшуваною. Тому автокоре-
ляційна функція т-послідовності має трикутну форму, як показано
на рис. 3.11.
Два або більше незалежних сигнали можуть бути передані одно-
часно в одній і тій же смузі частот і потім успішно виділені, якщо
їхні кодові послідовності являють собою циклічні зсуви т-послі-
довностей більше ніж на один символ.
З.З.З.З. Послідовності Голда
У порівнянні зі звичайними «-послідовностями послідовності
Голда більш привабливі для СПМА-систем з багатьма абонентами.
Для цих систем необхідно значно більше число послідовностей
з гарними взаємокореляційними властивостями між ними. Метод
побудови таких послідовностей був описаний Голдом [10].
Цей метод складається в додаванні по шо<1 2 двох різних
«-послідовностей, що тактуються єдиним тактовим генератором.
Найбільш істотний момент при формуванні послідовностей Голда
з «гарними» кореляційними властивостями полягає в тому, що мо-
жуть бути використані тільки особливі пари «-послідовностей, що
називаються кращими.
47
Оскільки обидві т-послідовності мають ту саму довжину Б і так-
туються єдиним генератором, то формована послідовність Голда
має довжину Г, але не є послідовністю максимальної довжини. Не-
хай п — кількість розрядів регістра зсуву в генераторі ги-послі
довностей, тоді довжина послідовності Голда £ = 2Л -1.
Нагадаємо, що при будь-якому новому циклічному зсуві почат -
кових умов генераторів т-послідовностей формується нова послі-
довність Голда. Тому що кожна т-послідовність має довжину £, то
число різних зсувів між ними також дорівнює £. Тому генератор
послідовностей Голда на основі двох різних т-послідовностей може
формувати Б = 2” -1 послідовностей Голда. При виборі відповідної
пари т-послідовностей можна одержати ансамбль послідовностей
Голда з «гарними» кореляційними властивостями.
З.З.З.4. Код Уолша
Код Уолша — найпоширеніший ортогональний код, що викори-
стовується у системах СВМА. Набір кодів Уолша довжиною п скла-
дається з п рядків матриці Уолша тгхп. Матриця визначається
наступним рекурентним виразом [16]
={0} =
(3.19)
Тут п — розрядність матриці; верхня риса відповідає застосу-
ванню логічного НЕ до бітів матриці 1¥п. Для матриць Уолша спра-
ведливе наступне: кожен рядок ортогональний будь-якому іншому
рядку, а також будь-якому іншому рядку, до якого застосована
операція логічного НІ.
Остання обставина дозволяє організувати багатоканальну пере-
дачу на одній носійній у межах загальної смуги частот.
Для приклада нижче наведені матриці розмірністю 2, 4 і 8. На-
гадаємо, що для обчислення взаємної кореляції 1 заміняється на
+1, а 0 — на -1.
0 0 0 0
0 10 1
0 0 11
0 110
^8 =
0 0
0 о
Ж2 =
, ^4 =
0 0 0 0 0 0 0 0
01010101
00110011
01100110
00001 1 11
01011010
00111100
01101001
48
Графіки функцій Уолша восьми перших порядків наведено на
рис. 3.13 [9].
Рис. 3.13. Графіки функцій Уолша восьми перших порядків
Ортогональні коди розширення Уолша можуть використовува-
тися тільки, якщо всі абоненті одного каналу СОМА синхроні-
зовані з точністю до малої частки елементарного сигналу. Через те,
що взаємна кореляція різних зсувів послідовностей Уолша не
дорівнює нулю, при відсутності точної синхронізації потрібні
псевдовипадкові послідовності.
Тут варто зазначити, що будь-яка функція Уолша являє собою
детерміновану функцію й не є псевдовипадковою послідовністю.
Отже, скалярний добуток такої функції й реалізації шуму, що фак-
тично є ПВП, може істотно відрізнятися від нуля. Звідси можна
зробити висновок, що функції Уолша є ідеальними математични-
ми об’єктами для кодового розподілу каналів, але не придатні для
поліпшення відношення сигнал/шум [33].
3.4. Множинний доступ з кодовим розподілом
Системи із багатостанційним (множинним) доступом на основі
кодового розподілу каналів МДКРК (СОМА) являють собою розви-
ток систем із прямим розширенням спектра за допомогою ПВП
і систем з розширенням спектра шляхом стрибкоподібної перебу-
дови робочої частоти. Вони створюють основу для багатостанцій-
ного доступу.
49
Розгляд принципів роботи СПМА почнемо з інформаційного
сигналу зі швидкістю передачі В [16]. У відповідності зі схемою,
індивідуальною для кожного абонента й іменованою користуваль-
ницьким кодом, кожний біт даних розбивається на к елементарних
сигналів. Канал, що використовується для передачі даних, харак-
теризується швидкістю передачі /гЛ елементарних сигналів. Роз-
глянемо як приклад варіант к = 6. Для простоти код будемо розгля-
дати як послідовність значень «1» і «—1». На рис. 3.14 зображено
коди трьох абонентів (А, В, С), кожен з яких використовує в процесі
зв’язку приймач базової станції. Код (кодове слово) абонента А має
вигляд §А = (1, -1, -1,1, -1,1). Для абонентів В і С коди дорівнюють,
відповідно, §в = (1,1, -1, -1,1,1} і §с = /1,1, -1,1,1, -1}.
Рис. 3.14. Коди абонентів
Розглянемо процес зв’язку абонента А с базовою станцією. Пе-
редбачається, що базовій станції відомий код А. Для простоти буде-
мо вважати, що процес зв’язку є синхронізованим, тобто що
базовій станції відомі моменти часу, у які варто очікувати код. Для
передачі одного біта інформації А передає свій код у вигляді
послідовності елементарних сигналів ^1, -1, -1,1, -1,1}. Якщо пере-
даний біт є нулем, абонент передає код-доповнення («1» заміня-
ється «-1» і навпаки) (-1,1,1, -1,1, -1). Приймач базової станції де-
кодує послідовності елементарних сигналів. У нашому прикладі
для декодування отриманої послідовності елементарних сигналів
<1 = (Л, гі2, с(3, Й4, гіб, гіб) приймач використовує наступну операцію
(передбачається, що необхідно встановити зв’язок з абонентом і,
код якого (§1, §2, §3, §4, §5, #6) відомий приймачу):
50
В, (гі) = сПх £1 + 02 х §2 +с?3х £3+гі4х £4+<25х #5+гі6 х #6. (3.20)
Індекс і в В,- (гі) означає, що нас цікавить користувач і. Засто-
суємо цю формулу для користувача А (рис. 3.14). Якщо А переси-
лає біт зі значенням 1, тоді послідовність (і дорівнює
(1,-1,-1,1, -1,1). Підставивши відповідні значення в (3.20), одер-
жимо вираз для (</):
8А (<0(1,-1,-1,1, -1,1) =
= 1х1 + (-1)х(-1) + (-1)х(-1) + 1х1 + (-1)х(-1) + 1х1=6.
Якщо абонентА пересилає біт зі значенням 0 (</ = (-1,1,1, -1,1, -1)),
вираз зміниться таким чином:
ВЛ(</)(-1,1,1,-1,1,-1) =
=(-1)х1 + 1х(-1) + 1х(-1)+(-1)х1 + 1х(-1)+(-1)х1=6.
Незалежно від структури переданої послідовності гі, що скла-
дається з «1» і « -1», завжди виконується нерівність -6 < 8Л (гі) < 6.
Максимальні значення 6 і -6 відповідають прямому й додатковому
коду абонента А. Таким чином, якщо значення 8А (</) дорівнює 6,
це означає, що від абонентаА отриманий біт, рівний 1. При 8А (й),
рівному -6, вважається, що абонент А передає біт зі значенням 0.
Всі інші значення 8А (й) відповідають або сеансам передачі інших
абонентів, або помилці.
Отже, у чому зміст наведеного приклада? Відповідь на питання
очевидна, якщо розглянути декодування сигналу абонента В за до-
помогою коду 8а (</) (тобто декодування провадиться за допомогою
неправильного коду). Якщо абонент В пересилає біт 1, послідов-
ність (1 дорівнює (1,1, -1, -1,1,1). Тоді
8В(<Ї)(1,1,-1,-1,1,1) =
= (-1) х 1+(-1) х (-1) +1 х (-1) +1 х 1+(-1) х (-1)+(-1) х 1 = 0.
Таким чином, небажаний сигнал абонента В не помітний вза-
галі. Легко перевірити, якщо В буде пересилати біт зі значенням 0,
декодер знову дасть результат 8А (</) = 0. Якщо абоненти А і В одно-
часно передають сигнали ял й 8В, відповідно, а декодер приймача
є лінійним, то має місце рівність
8 А (<О(8Л + «в) = 8А (<№в) + 8Л (а)(8А ) = 8а (Л)(за ).
Рівність справедлива, оскільки при використанні коду А деко-
дер попросту ігнорує сигнали абонента В. Коди абонентів А і В,
для яких виконується умова 8А (гі)(£) = 8в(сГ)(§) =0, називаються
51
ортогональними. Такі коди досить зручно використовувати, однак
на практиці досягти повної ортогональності складно. У більшості
випадків приХ * У абсолютне значення 8х(с) мале, але не дорівнює
нулю. Таким чином, легко розрізнити варіанти Х^УіХ = У. У на-
шому прикладі 8а (сТ)(8с ) = 8а (сі)(£а ) = 0, а 8в(сі)(§с ) = 8С (<!)(§в) =
= 2. В останньому випадку сигнал абонента С не буде повністю
відфільтрований декодером і внесе незначний вклад у декодований
сигнал. За допомогою декодера 8; приймач може виділити сигнал,
переданий і, навіть якщо в розглянутій комірці одночасно переда-
ють власні сигнали ще кілька абонентів.
Результати приведеного вище обговорення узагальнені в табл. 3.2.
Таблиця 3.2
Приклад СБМА
а) Коди абонентів
АбонентА еА 1 -1 -1 1 -1 1
Абонент В 8В 1 1 -1 -1 1 1
Абонент С 1с. 1 1 -1 1 1 -1
б) Передача сигналу абонентом А
Передача (біт даних = 1) а 1 -1 -1 1 -1 1
Кодове слово приймача 8а 1 -1 -1 1 -1 1
Множення 1 1 1 1 1 1 = 6
Передача (біт даних = 0) (1 -1 1 1 -1 1 -1
Кодове слово приймача 8а 1 -1 -1 1 -1 1
Множення -1 -1 -1 -1 -1 -1 = -6
в) Передача сигналу абонентом В; приймач намагається відновити
передачу абонента А_________________________________________
Передача (біт даних = 1) а 1 1 -1 -1 1 1
Кодове слово приймача 8а 1 -1 -1 1 -1 1
Множення 1 -1 1 -1 -1 1 = 0
г) Передача сигналу абонентом С; приймач намагається відновити
передачу абонента В________________________________________
Передача (біт даних = 1) й 1 1 -1 1 1 -1
Кодове слово приймача 8в 1 1 -1 -1 1 1
Множення 1 1 1 -1 1 -1 = 2
д) Передача сигналу абонентами В і С; приймач намагається відновити
передачу абонента В____________________________________________
В (біт даних = 1) а 1 1 -1 -1 1 1
С (біт даних = 1) а 1 1 -1 1 1 -1
Сумарний сигнал 2 2 -2 0 2 0
Кодове слово приймача 8в 1 1 -1 -1 1 1
Множення 2 2 2 0 2 0
52
Як відзначалося раніше, в системі СПМА кожному абоненту ви-
ділена індивідуальна, взаємно ортогональна стосовно інших псев-
довипадкова послідовність. Якщо ці ПВП взаємно некорельовані,
то в межах одного стільника п незалежних абонентів можуть пере-
давати повідомлення одночасно, займаючи ту саму смугу частот.
На рис. 3.15 показано концепцію спільного використання спек-
тра в системі СПМА на прикладі п=10 сигналів із прямим
— дані п-го джерела
8п(і) — ПВП п-го джерела
53
розширенням спектра. При одночасній роботі п=10 мобільних
абонентів на вході приймача базової станції будуть присутні 10
сигналів, що перекриваються за частотою й за часом. Те ж саме
можна сказати про приймач мобільної станції. Якіцо потужності
всіх прийнятих сигналів вважати рівними й тільки один корисний
сигнал інтерферує з іншими дев’ятьома сигналами, то відношення
сигнал/завада на вході приймача дорівнюватиме 1/9 або
/Давала =-9£4дБ [10].
Таке негативне значення відношення сигнал/завада обумовле-
не внутрісистемними завадами, створюваними дев’ятьома іншими
сигналами.
Сумарний сигнал на вході приймача базової станції можна
представити у вигляді
у(0 = £ Д- д {іУЛі (і) сов (Гор4 + ег-).
і=1
У приймачі базової станції необхідно здійснити стиснення спек-
тра сигналу й демодулювати п незалежних сигналів. Для цього ви-
користовуються п кореляторів, як показано на рис. 3.16.
По суті приймач, що містить набір кореляторів і представлений
на рис. 3.16, а, є розширеною версією приймача, зображеного на
рис. 3.6. У цьому варіанті стиснення спектра здійснюється на
проміжній частоті. Інший варіант приймача представлений на
рис. 3.16, б. Сумарний вхідний сигнал перетвориться по частоті
вниз на зручну проміжну частоту й демодулюється одним загаль-
ним когерентним широкосмуговим демодулятором. Смуга пропус-
кання фільтра нижніх частот цього демодулятора вибирається до-
сить широкою й погодженою із частотою проходження символів.
Кожний з п окремих кореляторів здійснює обробку сигналів на
вихідному рівні обробки в смузі частот, що модулюють.
У результаті кореляційної обробки (стиску спектра) негативне
відношення сигнал/завада (-9,54 дБ) у широкій смузі частот пере-
твориться в позитивне значення відношення сигнал/завада в смузі
частот, що модулюють.
54
Приймальні сигнали,
Рис. 3.16. Варіанти побудови приймачів систем з СВМА
55
Запитання та завдання для самоперевірки
і контролю засвоєння знань
1. Наведіть методи множинного доступу.
2. Охарактеризуйте множинний доступ з частотним розділенням
(ГПМА).
3. Поясніть множинний доступ з часовим розділенням (ТОМА).
4. Поясніть множинний доступ з кодовим розділенням(СПМА).
5. Поясніть переваги систем радіозв’язку з широкосмуговими
сигналами (ШСС).
6. В чому полягає суть прямого розширення спектра за допомо-
гою псевдовипадкових послідовностей?
7. Наведіть структуру радіопередавального пристрою сигналів
з прямим розширенням спектра.
8. Наведіть структуру радіоприймального пристрою сигналів
з прямим розширенням спектра.
9. Проаналізуйте виграш у відношенні Рс /^авада , що має місце
в системі радіозв’язку з ШСС.
10. Які імпульсні послідовності використовуються для розширен-
ня спектра інформаційного сигналу?
/ | ХАРАКІЕРЯСТЖИ ПОШИРЕННЯ УКХ
—_г* у наських і приміських зонах
При проектуванні систем стільникового рухомого радіозв’язку
(ССРР) важливе значення має не тільки вивчення питань частотно-
го планування й розподілу каналів, але й дослідження характери-
стик каналів радіозв’язку з метою забезпечення високої завадо-
стійкості й пропускної здатності системи. Виділення нового
частотного діапазону (800—900 МГц) сприяло проведенню цілого
ряду експериментальних досліджень, спрямованих на створення
максимально правдоподібної моделі поширення радіохвиль у місті
й приміських зонах. Потужність сигналу, що надходить на вхід
приймального пристрою, розташованого на деякій відстані від
передавальної станції, виражається простою формулою за умови,
що в зоні передачі немає об’єктів, що поглинають або відбивають
енергію електромагнітних хвиль. Така формула, що характеризує
поширення радіохвиль у вільному просторі, дає значення потуж-
ності, що обернено пропорційне квадрату відстані між передаваль-
ною й приймальною станціями [26, 38]:
Рс вх.пр =-Рпд 7— Т11ТІ2С!1С!2 ’ С4-1)
де Рс вхлір — потужність сигналу на вході приймача; Рпд — потуж-
ність сигналу на виході передавача; X — довжина хвилі; ,т]2 —
коефіцієнти корисної дії передавального і приймального фідерів;
Ц , С2 — коефіцієнти підсилення передавальної й приймальної ан-
тен; г — відстань між передавальною й приймальною станціями.
Приведена вище формула не враховує реальних умов поширен-
ня радіохвиль. Реальні умови поширення радіохвиль у значній
мірі визначаються характером поверхні траси, тому що загасання
сигналу змінюється залежно від об’єктів, що перебувають на шля-
ху поширення радіохвиль. Замість розгляду всіх можливих типів
поверхонь і наступного опису характеристик поширення радіо-
хвиль над кожною з них поверхні класифікуються на три види:
відкриті райони, приміські зони й міські райони [2, 26].
57
Відкриті райони — ділянки з невеликим числом завад, таких як
дерева або будівлі (наприклад, землі фермерів або відкриті поля).
Приміські зони — ділянки з одноповерховими будинками, не-
великими будівлями й деревами, що часто перебувають поблизу
від рухомого об’єкта.
Міські райони — ділянки, щільно забудовані багатоповерхови-
ми будинками, висотними будинками.
Очевидно, що в цю класифікацію не включені перехідні зони.
Вираз (4.1) можна представити у вигляді
Р =аР г к, (4.2)
с вх.пр -^ПД ’ "“•О
ґ
деа=Гі_
Показник загасання радіохвиль к є універсальним параметром,
що має істотний вплив на характеристики стільникових систем
зв’язку УКХ діапазону. Як показано [8, 26], значення показника
загасання може змінюватися в межах к = 2,4. .4.4,8.
Припущення про те, що поширення УКХ в умовах міської
й сільської місцевостей, де можливі багаторазові відбиття (багато-
променевість) буде відбуватися при значеннях —4, підтвер-
джуються результатами досліджень [8]. Іоносферні відбиття, як
правило, авторами не розглядаються, хоча на частотах більше
ЗО МГц вони можуть викликати випадкові завади на великій
відстані в системах, що працюють на одній частоті.
Величина показника загасання радіохвиль для вільного просто-
ру к = 2.
За результатами численних експериментів, у яких вивчалося
поширення радіохвиль у міських умовах, складені методики
оцінки впливу різних факторів на величину показника загасання
радіохвиль к. Отримані дані були покладені в основу розрахунку
середньостатистичних зон дії базових станцій (ВТ8), а також
використані при плануванні й розподілі частот для ССРР. Для
більш зручного використання отриманих результатів були
знайдені емпіричні формули, що дають добре узгодження з експе-
риментальними характеристиками. Виконані по цих формулах
розрахунки показують, що за інших рівних умов величина к
істотно залежить лише від висоти кВТ8 антени базової станції
й зменшується зі збільшенням останньої. Так, на частоті носійної
/ =300 МГц за інших рівних умов к «3,52 при квт8 =30 м і к =3,13
при кВТ8 =120 м.
Дослідження, проведені в різних містах, показали, що потуж-
ність сигналу залежно від відстані між антенами змінюється
58
приблизно однаково. Результати всіх розглянутих експериментів
представлені в табл. 4.1 [8]. Тут кАС — висота антени абонентської
(мобільної) станції.
Таблиця 4.1
Результати експерименту
Назва місцевості Ллс,м Йвт5,м 7,МГц к
Токіо 1,5 70 900 3,3
Лондон 4 5 936 4,3
Філадельфія — 20 820 3,68
Бекінгем 10 20 167 3,9
10 50 441 2,4
Нью-Йорк — 137 900 2,8
Передмістя Лондона 4 5 936 3,7
Передмістя Філадельфії — 60 820 3,84
Потужність сигналу в точці прийому залежить від висоти антен
базової й мобільної станцій. При поширенні радіохвиль над плос-
кою поверхнею землі не можна відокремити вплив збільшення (або
зменшення) висоти антени ВТ8 або мобільної станції (М8).
Рівняння (2.1-8) [26] визначає збільшення потужності прийнятого
сигналу на 6 дБ при подвоєнні висоти кожної з антен. У реальних
умовах антена на рухомому об’єкті звичайно прихована, а антена
на центральній або базовій станціях піднімається над місцевістю.
Вплив висоти антени різний для цих двох випадків.
Вплив висоти антени центральної (базової) станції. Окамура [26]
виявив, що зміна напруженості поля прийнятого сигналу з відстан-
ню й висотою антени залишається, по суті, однаковою для всіх час-
тот у діапазоні від 200 до 2000 МГц. Для відстані між антенами
менш 10 км потужність прийнятого сигналу змінюється майже
пропорційно квадрату величини зміни висоти антени ВТ8 (6 дБ на
октаву). При дуже великих висотах антени ВТ8 і великих відстанях
(більше ЗО км) потужність прийнятого сигналу стає майже пропор-
ційною кубу величини зміни висоти антени (9 дБ на октаву).
Вплив висоти антени мобільної станції. За зрозумілих причин
висота антени на М8 не перевищує 4 м. Зазвичай вважають, що ви-
сота антени М8 становить 1,5 м. Окамура [26] спостерігав у широ-
кому діапазоні частот зростання фактора «висота — підсилення»
на 3 дБ для триметрової антени на М8 у порівнянні з півтораметро-
вою. У середньому на площі міста на частотах переданого сигналу
2000 МГц цей фактор може досягати 14 дБ на октаву, у той час як
для дуже великого міста й на частотах нижче 1000 МГц фактор
«висота — підсилення» не перевищує 4 дБ на октаву при Л > 5м.
59
При спостереженні характеру поширення радіохвиль у міських
умовах було помічено, що будівлі утворюють канали для радіо-
хвиль. Радіальні або майже радіальні стосовно ВТ8 вулиці надають
найбільш сильний вплив на формування каналів для радіохвиль.
При цьому виникає так званий волноводний ефект, у результаті
якого може відбуватися посилення прийнятого сигналу [2].
Досліди в Нью-Йорку показали, що сигнали, напрямки поширен-
ня яких паралельні напрямкам вулиць, звичайно мають на
10—20 дБ більшу потужність, ніж сигнали, що досягають
приймальної антени під іншими кутами. Найгіршим вважається
випадок прийому на перпендикулярних вулицях.
Відомо, що сигнали УКХ, що звичайно застосовують для зв’язку
з рухомими об’єктами, піддані значному загасанню при поширенні
в тунелях [1, 2, 26]. Виміри, проведені в тунелі Лінкольна, що
з’єднує Нью-Джерсі й Нью-Йорк, дали на частоті 150 МГц ослаблен-
ня сигналу 40 дБ, 14 дБ на частоті 300 МГц і 4 дБ на частоті 1 ГГц.
Завмирання сигналу залежить також і від довжини тунелю.
Необхідно також ураховувати вимоги до систем стільникового
зв’язку — надійний прийом сигналів як на вулицях, так і в при-
міщеннях будинків. Частоти понад 100 МГц, особливо в області
450 МГц, мають гарну проникаючу здатність у будівлі з металевим
каркасом.
На закінчення необхідно відзначити, що показник загасання
радіохвиль при поширенні радіохвиль над плоскою поверхнею
к =4. За деякими даними показник загасання при поширенні УКХ
у великому місті змінюється в межах к = 2,05—2,56. Цей результат
справедливий для високих антен. Для низьких антен, характер-
них для базових станцій систем стільникового зв’язку (ССЗ), по-
казник загасання може бути близький до значення к =3—4 [6,21].
Запитання та завдання для самоперевірки
і контролю засвоєння знань
1. Що таке показник загасання радіохвиль? Від чого він зале-
жить?
2. Поясніть вплив висоти антени центральної (базової) станції на
рівень потужності сигналу в точці прийому.
3. Як впливає висота антени мобільної станції на рівень потуж-
ності сигналу на вході приймача базової станції?
4. Порівняйте умови поширення радіохвиль в міських районах,
приміських зонах та в сільській місцевості.
5. Від яких показників системи радіозв’язку залежить рівень
сигналу в точці прийому?
60
т
СИСТЕМИ СТІЛЬНИКОВОГО РУХОМОГО
РАДІОЗВ’ЯЗКУ
Свою назву системи стільникового рухомого радіозв’язку (ССРР)
одержали відповідно до стільникового принципу організації
зв’язку, відповідно до якого зона обслуговування (територія міста
або регіону) ділиться на велике число малих робочих зон або
стільник у вигляді правильних шестикутників [2, 8, 27]. У центрі
кожної робочої зони (стільника) розташована базова станція (ВТ8),
що зв’язана по радіоканалах з багатьма мобільними станціями
(М8). Всі базові станції з’єднані провідними телефонними або
радіорелейними сполучними лініями із центром комутації стіль-
никової мережі (М8С) даного регіону, що забезпечує з’єднання
рухомих абонентів з будь-якими абонентами телефонної мережі
загального користування (ТфЗК) за допомогою комутаційних при-
строїв. У ССРР рухомими об’єктами (РО) є або наземні транспортні
засоби, або безпосередньо людина, що перебуває в русі й має порта-
тивну абонентську станцію (АС).
5.1. Способи покриття робочої області зонами обслуговування
Територіальне планування розділяє територію на зони обслуго-
вування.
Дуже часто загальне число каналів (або смуга робочих частот),
виділених для системи радіозв’язку з рухомими об’єктами, недо-
статнє для задовільного обслуговування в межах міського району
при роботі в режимі великої зони обслуговування. Число доступ-
них каналів, віднесене до одиниці площі, може бути збільшене при
одночасному використанні тих самих каналів у межах невеликих
зон обслуговування, розташованих у міському районі, і за умови їх
достатнього просторового рознесення, щоб уникнути значних між-
канальних завад. Такий шлях збільшення пропускної здатності
системи за рахунок повторного використання каналів є однією
з форм територіально-частотного або просторово-частотного
ущільнення каналів.
61
Територію, що обслуговується, можна розділити на зони двома
способами [2, 26]: статистичним, заснованим на використанні ста-
тистичних параметрів поширення сигналів у системах зв’язку,
і детермінованим, заснованим на безпосередньому вимірі або роз-
рахунку параметрів розподілу сигналів для конкретного району.
5.1.1. Статистичний спосіб покриття робочої області
При статистичному способі всю обслуговувану територію розді-
ляють на однакові за формою зони й за допомогою статистичних
законів поширення радіохвиль визначають припустимі розміри
цих зон, а також відстані між зонами, у межах яких виконуються
умови припустимого взаємного впливу.
Для розподілу території обслуговування на зони оптимальним
чином, тобто без перекриття або пропусків ділянок території,
можуть бути використані тільки три геометричні фігури — три
кутник, квадрат і шестикутник [2, 26]. Оптимальною фігурою
є шестикутник, тому що він наближається до кругової форми діа-
грами спрямованості антени радіостанції, установленої в центрі.
Щоб проілюструвати дея-
кі положення, пов’язані зі
статистичним методом по-
криття робочої області для
систем з невеликими суміж-
ними зонами обслуговуван-
ня, розглянемо дві базові
станції А і В, розділені
відстанню Д, як показано на
рис. 5.1.
Припустимо, що базові
станції А і В розташовані
в центрах зони обслуговування й мають всеспрямовані передавальні
й приймальні антени. Середня потужність сигналу, прийнятого
в точці С від станції А, пропорційна!?-*, де В — радіус зони обслу-
говування, тобто
Рис. 5.1. Ілюстрація можливості
повторного використання частоти
двома ВТ8, розташованими
одна від одної на відстані В
(5.1)
Рс = аРІЩІГк
Якщо припустити, що точка С перебуває поблизу лінії, що
з’єднує А і В, то середня потужність сигналу, прийнятого в С від
станції В, що працює на однаковій зі станцією А частоті й розташо-
ваною від неї на відстані В, пропорційна (В -В) к, тобто
^вз = а^пд (^
(5.2)
62
де — середня потужність взаємної завади, створюваної
станцією В.
Відношення середньої потужності сигналу до середньої потуж-
ності взаємної завади Рвз визначається співвідношенням
(б.3)
рвз Я*
Таким чином, розмір зони обслуговування, що відноситься до
відстані В, що відокремлює працюючі на однакових частотах ВТ8
одну від одної, визначається необхідним співвідношенням Рс//вз
і значенням параметра загасання радіохвиль. Якщо на додаток до
станції В у околиці станції А розташовані ще ВТ8 на відстані від
А і всі прийняті в точці С сигнали статистично незалежні, то
----=-----—, (5.4)
Рвз МВк
де М — загальне число всіх ВТ8, розташованих на відстані £> від
станції А і працюючих на співпадаючих зі станцією А частотах.
У наведених міркуваннях передбачалося, що рівень потужності
сигналу, випромінюваного станцією А, достатній для забезпечення
відповідного співвідношення Рс /Рш на відстані В і більше від точ-
ки А, тобто в системі є обмеження за рівнем взаємних завад, а не за
потужністю сигналу Рс і теплового шуму Р.
Мережа зв’язку з лінійною структурою. У цьому випадку ВТ8
розташовані ланцюжком для обслуговування довгої вузької зони
(рис. 5.2). Таке покриття може
бути застосоване у випадку ав-
тостради з багатьма відгалуже-
ними дорогами.
Більші робочі області мо-
жуть бути покриті невелики-
ми зонами обслуговування.
Мозаїчне покриття, тобто по-
Рис. 5.2. Приклад побудови
одномірної (лінійної) мережі
радіозв’язку з невеликими зонами
обслуговування
криття рівними правильними багатокутниками, що не перекрива-
ються [26], дозволяє близько розміщати невеликі суміжні зони
обслуговування з обмеженим рівнем взаємних завад, обраних на
основі статистичних даних про поширення радіохвиль. Такими
багатокутниками, як відзначалося раніше, є рівносторонні три-
кутники, квадрати й правильні шестикутники. Типи мозаїчного
покриття зображено на рис. 5.3.
63
Рис. 5.3. Покриття робочих областей
малими зонами обслуговування
З рис. 5.2 випливає те, що
для лінійної мережі число
ВТ8 з різними частотними
каналами дорівнює
С = —, (5.5)
2П
д,еС — частотний параметр
системи або мінімальне чис-
ло підмножин каналів, необ-
хідне для повного покриття
плоскої області. Група стіль-
ників з різними наборами
частотних каналів назива-
ється кластером. Параметр С є розмірністю кластера й визначає
мінімальне можливе число підмножин каналів стільникової
мережі зв’язку. З іншого боку, величина С визначає число ВТ8
у кластері. І) — захисна відстань або захисний інтервал, відстань
між двома найближчими ВТ8, що працюють на однакових часто-
тах, при якому забезпечується необхідне співвідношення Рс .
При використанні покриття у вигляді квадратів співвідношен-
ня між П/В і частотним параметром С має вигляд
с=о41) ‘ (5'6)
Для мережі зв’язку, що проектується із заданим параметром
Б/К, величинаС, що визначена за формулою (5.6), округляється до
найближчого цілого числа: С = 2,4,5,8,9,..., тобто припустимі зна-
чення С обчислюються на основі співвідношення С =і2 + у2, де і та
І — цілі позитивні числа й 0.
Наприклад, змінюючи і та у, можемо одержати значення:
С = 2(і =1,у=1); С=4(і =2,у =0); С =5(і =2,у =1) і т. ін.
Територіальна мережа зв’язку зі стільниковою структурою.
Найбільше застосування одержали системи з невеликими шести-
кутними зонами обслуговування, тому що шестикутник є кращою
апроксимацією кругової зони обслуговування. Якщо рівносторон-
ній трикутник, квадрат, шестикутник мають ту ж саму відстань
від центра до вершин, то шестикутник займає істотно більшу пло-
щу. Звідси виходить, що при обслуговуванні даної площі шести-
кутний план вимагає меншу кількість стільників, отже, менше
64
приймально-передавального обладнання. Тому вартість такої сис-
теми буде меншою.
Для мереж зв’язку з покриттям робочої області зонами
у вигляді правильних шестикутників і заданим планом розподілу
каналів виконується співвідношення [2, 8, 26]
і С може приймати тільки фіксовані значення 1, 3, 4, 7, 9, 13, ...,
відповідно до виразу Є =і +і}+] , де знову і та] — цілі позитивні
числа й нуль, причому і >} [2]. Наприклад:
І 1 1 2 2 3 2 3
і 0 1 0 1 0 2 1
с 1 3 4 7 9 12 13
З виразу (5.7) виходить, що величина захисного інтервалу В, що
представляє собою відстань між центрами найближчих стільників
з однаковими частотами, дорівнює £> =В^ЗС.
При заданому співвідношенні Рс /Р^ величина захисного інтер-
валу може бути знайдена з виразу (5.4):
В=В
(5-8)
Якщо позначити радіус зони обслуговування через , а радіус
окружності, описаної біля шестикутника (радіус стільника), через
В, то можна визначити кількість ВТ8:
с
*т _ ЗОНИ
1УВТ8 ------------
^стільника
(5.9)
де,8зони = 7гК0 — площа зони обслуговування;-8стільника =2,6Я2 —
площа стільника.
Тоді кількість базових станцій
N ВТ8
(5.10)
Число активних абонентів мережі ґїа визначається кількістю
ВТ8 і кількістю каналів іїкВТ8 у кожній з ВТ8:
(Вп ^2
=Ї^ВТ8 'НкВТ8 = 1»21 — -^кВТ8‘ (5.И)
Iй/
65
Загальна кількість каналів мережі зв’язку становить
(5.12)
Загальна кількість дуплексних телефонних каналів (сумарне
число каналів мережі зв’язку) може бути визначена так само й за
допомогою співвідношення
Д1’
(5.13)
де Рк — смуга частот одного радіоканалу (частотний рознос кана-
лів); І±Р — загальна смуга частот системи на передачу або на прийом.
При ширині смуги частот радіоканалу Рк і числі каналів
у кожній базовій станції НкВТ$ ширина смуги частот системи на
передачу або прийом становить
ЬР = Гк -ІЧвтзС- (5-14)
Загальна кількість абонентів, що обслуговуються, визначається
співвідношенням
де Р — активність одного абонента в годину найбільшого наванта-
ження (в Ерлангах), що може становити 0,025; 0,05 і т. ін.
З виразів (5.5), (5.6) і (5.7) виходить, що зі зменшенням радіуса
стільника В і відношення £>/В досягається висока пропускна здат-
ність. Чим менше О/В, тим менше розмірність кластера С, отже,
можна підвищити коефіцієнт повторення частот. Однак збіль-
шення кількості стільників приводить до ускладнення системи
керування. Якщо інтенсивність пропонованого навантаження по
всій робочій області рівномірна, то область покривається стіль-
никами однакових розмірів. Зазвичай навантаження в центрі
міста вище, ніж у передмістях. У цьому випадку стільники на
окраїнах міста роблять більшого радіуса.
5.1.2. Детермінований спосіб покриття робочої області
Детермінований спосіб розподілу робочої області на зони є опти-
мальним, тому що він передбачає ретельний вимір або розрахунок
параметрів системи для визначення мінімального числа базових
станцій, що забезпечують задовільне обслуговування абонентів на
всій території. При цьому способі враховуються рельєф місцевості
для оптимального вибору місця розташування ВТ8, можливість
використання спрямованих антен, пасивних ретрансляторів,
а також суміжних ВТ8 у моменти пікового навантаження й т. д.
66
Однак цей спосіб є досить складним і вимагає в ряді випадків засто-
сування складного моделювання з використанням ЕОМ [2, 26].
5.1.3. Типи стільників
У межах зони обслуговування можуть бути організовані різні
види стільників: пікостільники радіусом кілька метрів, мїкро-
стільники (0,5—3 км), маленькі стільники (2—6 км), великі
її зонтичні стільники (5—20 км).
У системі ИМТ-450 використовуються тільки маленькі й великі
стільники. У більш перспективних системах, наприклад КМТ-
450і, можуть бути організовані всі види стільників. Зонтичні
стільники дозволяють керувати радіомережею за принципом
«стільник усередині стільника» і використовуються в тих зонах
маленьких стільників і мікростільників, де області впевненого
радіоприйому місцями обмежені.
Зонтичний стільник охоплює один або декілька маленьких стіль-
ників і мікростільників, а також проміжну територію (рис. 5.4).
Приміська територія
Міська територія
Рис. 5.4. Типи стільників
67
Стільники можуть мати різні розміри й форму. Вони реалізу-
ються за допомогою всеспрямованих і спрямованих антен. Побудова
мереж з використанням зонтичних стільників дозволяє досягти
оптимального розподілу навантаження. На першому етапі органі-
зації систем стільникового зв’язку (ССЗ) створюється мережа
більших стільників, якою швидко покривається вся бажана площа
обслуговування. З підвищенням навантаження усередині більших
стільників будуються маленькі стільники. Старі великі стільники
не ліквідуються, а програмуються заново в центрі комутації стіль-
никової мережі зв’язку як зонтичні стільники. У процесі функціо-
нування мережі спочатку відбувається заповнення маленьких
стільників і мікростільників з невикористаною пропускною здат-
ністю каналів, а тільки потім зонтичних стільників. Зонтичний
стільник використовується тільки тоді, коли це є єдиною можли-
вістю для реалізації радіозв’язку між М8 і центром комутації
мережі зв’язку.
5.2. Розподіл каналів по зонах обслуговування
Розподіл частотних каналів між окремими зонами обслугову-
вання (між ВТ8) є одним з найбільш складних і трудомістких
процесів при проектуванні територіальних мереж зі стільниковою
структурою. При розподілі каналів між ВТ8 прагнуть забезпечити
можливо менший рівень взаємних завад. Правильний розподіл
каналів гарантує в сусідніх географічних комірках використання
різних груп частот і, отже, відсутність взаємних завад. Стільники
(комірки), рознесені на відстань, що перевищує необхідний захис-
ний інтервал, обумовлений характеристиками поширення радіо-
хвиль, можуть одночасно використовувати однакові групи частот
без небезпеки створення завад в інших комірках.
Розподіл каналів може бути фіксованим, динамічним або
гібридним.
При фіксованому розподілі за кожною ВТ8 закріплюється набір
каналів, що мають номери К, К+С, К+2С,..., К + КС або К+іС, де
К — номер станції К є[1,С], величина ] =0,1,2,3,... .
Наприклад, дляС = 9 набір каналів визначається виразом К+/9.
У табл. 5.1 наведено розрахунки декількох груп каналів.
У цьому випадку на всіх ВТ8, позначених цифрою «2» (рис. 5.5),
використовуються канали 2, 11, 20 і т. д.
68
Таблиця 5.1
Розрахунок груп каналів
І к
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
і 10 11 12 13 14 15 16 17 18
2 19 20 21 22 23 24 25 26 27
3 28 29 ЗО 31 32 33 34 35 36
5
Л)
2
9
4
2
9
4
З
5
Рис. 5.5. Територіально-частотне
планування в ССЗ
Підмножина каналів по-
вторно використовується в зо-
нах обслуговування, рознесе-
них між собою інтервалом
повторного використання Р
(захисним інтервалом). Для £»
обслуговування виклику, що
надійшов з певної зони, мо-
жуть бути використані тільки
канали із цієї закріпленої
підмножини. Якщо всі канали
із цієї підмножини зайняті, то
абонент, від якого надійшов
виклик, не буде обслуговува-
тися, навіть якщо в сусідній
зоні є вільні канали.
Вибір вільного каналу в певній зоні обслуговування зводиться
до пошуку тільки в зарезервованій безлічі каналів. Таким чином,
підмножини каналів еквівалентні незалежним групам сполучних
ліній у теорії телетрафіка.
У більшості випадків середнє пропоноване на зону навантаження
розподіляється нерівномірно й досягає максимуму в зонах обслу-
говування, розташованих поблизу центра міста. Канали, які зали-
шаються вільними в периферійних зонах обслуговування в межах
груп, що взаємно перетинаються, можуть бути закріплені як
резервні підмножини каналів для зон обслуговування, що працю-
ють із піковим навантаженням.
При фіксованому способі закріплення каналів вирівнювання
навантаження здійснюється не тільки збільшенням числа каналів
на ВТ8 з високим трафіком, але й зменшенням радіуса стільника.
69
Динамічний розподіл каналів у мережі зв’язку передбачає, що
будь-який канал може бути використаний у будь-якій зоні обслуго-
вування. Основне призначення динамічного розподілу — підвищити
ефективність використання каналів і знизити імовірність блокування
виклику, коли всі канали даної комірки зайняті [8, 26].
Пошук з метою виділення каналу для певної зони обслуговування
в певний момент часу містить у собі перебір всіх каналів, виді-
лених для системи радіозв’язку, і знаходження вільного каналу
або підмножини каналів. Вільними вважаються всі невикористо-
вувані канали, розташовані на відстані від розглянутої зони обслу-
говування, меншій, ніж допускається заданим відношенням Б/Н.
Якщо такий канал знайти не вдається, то в даній зоні обслугову-
вання в цей момент часу не можна обслужити виклик.
Управління системою зв’язку з динамічним розподілом каналів
припускає обробку значних масивів інформації й доступ до них,
тому виникає необхідність використання швидкодіючої ЕОМ.
Стан кожного каналу в кожній зоні обслуговування повинний бути
записаний в пам’яті ЕОМ у легкодоступній формі й повинний
змінюватися відповідно до зміни стану системи.
Кожен рухомий об’єкт, що здійснює виклик, повинен мати пев-
ну адресну ознаку як для визначення стану абонента, так
і автоматизації розрахунку оплати обслуговування. Використання
такого методу приводить до збільшення завантаженості каналів
і зниженню інтенсивності відмов у системі в порівнянні із систе-
мою з постійно закріпленими каналами.
Гібридний метод передбачає виділення ВТ8 фіксованого набору
каналів, а також деякої кількості каналів, що розподіляються
динамічно. Перевага динамічного й гібридного методів полягає ще
й в тому, що вони дозволяють вирівнювати телефонне навантаження
на один канал, якщо його щільність не постійна.
5.3. Повторне використання частот
Повторне використання частот — основний принцип системи
стільникового зв’язку, що радикально відрізняє її від інших, зок-
рема — від транкінгових систем рухомого радіозв’язку, і що дозво-
ляє істотно підвищувати ємність системи.
Ідея повторного використання частот полягає в тому, що
в близьких одна до іншої комірках системи використовуються
різні частотні канали, а через кілька комірок ці канали повторю-
ються, що вигідно вже саме по собі, тому що дозволяє при
70
обмеженій загальній смузі
частот охопити мережею як
завгодно велику зону обслу-
говування. Вважається мож-
ливим повторення частотних
каналів уже через два стіль-
ники [1].
При моделюванні стіль-
никової структури, заснова-
ної на шестикутній геомет-
рії, розподіл каналів для
повторного використання
починається з номінального
стільника й виконується
в такий спосіб (рис. 5.6) [2].
Нехай розмір кластера
(мінімальне число ВТ8) С = 19. Знайдено, що це число обирається
найближчим до отриманого з виразу:
С=і2+і]+і2, (5.16)
де і та і параметри зсуву (і > і).
Позначимо номінальний стільник й стільники з повторюваними
частотними каналами буквою А. Для знаходження положення
повторного стільника А необхідно «пройти» перпендикулярно
стороні шестикутника номінального стільника доти, доки не буде
пересічений і-стільник. Потім напрямок зміниться на 60° (див.
рис. 5.6) і просування продовжиться доти, доки не буде пере-
січений / стільник. Номінальний й наново визначений стільник —
це суміжні стільники, тобто стільники, що використовують ту са-
му канальну групу. Для знаходження інших суміжних стільників
необхідно знову повернутися до номінального стільника й проро-
бити те ж саме для сторін шестикутника, що залишилися.
Відношення В до В іноді називають відносною відстанню по-
вторного використання суміжних каналів (або коефіцієнтом
співканальних завад):
е=£=л/ЗС. (5.17)
Для покриття всієї зони обслуговування досить семи багатора-
зово використовуваних наборів радіоканалів, тобтоС = 7 (рис. 5.7).
Можливе створення кластера, що використовує три групи час-
тотних каналів (рис. 5.8).
71
Рис. 6.7. Семиелементний кластер
Рис. 5.8. Трьохелементний
кластер
Перші моделі повторного використання частот, які застосовува-
лися в аналогових ССЗ, були моделі із круговими діаграмами
спрямованості антен ВТ8. Модель із круговою діаграмою спрямо-
ваності антени припускає передачу сигналу ВТ8 однакової потуж-
ності в усіх напрямках, що для абонентських станцій еквівалентно
прийому завад із всіх напрямків.
Ефективним способом зниження рівня співканальних (взаєм-
них) завад, тобто завад за співпадаючими частотними каналами,
може бути використання секторних антен з вузькими діаграмами
спрямованості. У секторі такої антени сигнал випромінюється пе-
реважно в одному напрямку, а рівень випромінювання в проти-
лежному напрямку мінімальний. Секторизація дозволяє частіше
повторно застосовувати частоти в стільниках при одночасному
зниженні рівня завад [7, 14].
Загальновідома модель повторного використання частот у сек-
Рис. 5.9. Модель повторного
використання частот
в трьохсекторних стільниках
торизованих стільниках вклю-
чає три стільника й три ВТ8.
У такому випадку використову-
ються три 120-градусні антени
на ВТ8 з формуванням дев’яти
груп частотних каналів (рис. 5.9).
Найвищу ефективність вико-
ристання смуги частот, тобто
найбільшу кількість абонентів
мережі у виділеній смузі частот,
забезпечує розроблена фірмою
МОТОВОЬА (США) модель по-
вторного використання частот.
72
що включає дві ВТ8. При
реалізації цього способу
(рис. 5.10) кожна частота ви-
користовується двічі в межах
кластера, що складається із
чотирьох комірок (або ВТ8);
базова станція кожної з них
може працювати на 12-ти
групах частот, використо-
вуючи антени з діаграмою
спрямованості шириною 60°.
Наприклад, у мережі
68М із загальною смугою
7.2 МГц (36 частот) модель
повторного використання
частот двома ВТ8 дозволяє на
одній ВТ8 одночасно застосо-
вувати 18 частот (у моделі із
трьома ВТ8 таких частот 12).
Рис. 5.10. Модель повторного
використання каналів у двох сусідніх
стільниках
На рис. 5.11 і 5.12 наведені приклади побудови 12-елементного
й 19-елементного кластерів.
Зауважимо, що збільшення
Рис. 5.11. 12-елементний кластер
числа елементів кластера (С),
вигідне стосовно зниження
рівня співканальних завад,
приводить до пропорційного
зменшення смуги частот, що
може бути використано в одній
Рис. 5.11. 19-елементний кластер
73
комірці. Тому розмірність кластера повинна бути мінімально мож-
ливою, що забезпечує припустиме відношення сигнал/завада.
Форма й розмір конкретної комірки визначається діаграмою
спрямованості антени й топографією зони обслуговування. В існу-
ючих наземних стільникових мережах застосовуються комірки
з радіусом від 0,5 до 50 км.
У перспективних універсальних мережах рухомого й фіксова-
ного радіозв’язку розміри комірок можуть бути збільшені до
декількох тисяч кілометрів за рахунок використання супутнико-
вого зв’язку.
Такі стільники будуть застосовуватися для заповнення просто-
ру між зонами наземного обслуговування, для обслуговування
пікового навантаження й створення обхідних напрямків між окре-
мими сухопутними мережами мобільного зв’язку.
Запитання та завдання для самоперевірки
і контролю засвоєння знань
1. Поясніть ціль частотно-територіального планування стільни-
кових мереж зв’язку.
2. Поясніть статистичний метод покриття робочої області зонами
обслуговування лінійної та територіальної мереж.
3. З якою метою в стільникових мережах зв’язку на базових
станціях використовуються секторні антени?
4. Що таке кластер? Наведіть математичне співвідношення, що
визначає розмірність кластера для різних топологій мереж
стільникового зв’язку та геометричних фігур, що використову-
ються для покриття робочої області.
5. Поясніть методику вибору величини розмірності кластера.
6. Що таке захисний інтервал? Наведіть його математичний ви-
раз.
7. Чи залежить величина захисного інтервалу від типу антени
базової станції (антена з круговою діаграмою направленості,
секторна антена)?
8. Як залежить кількість активних абонентів мережі від радіуса
стільника?
9. Яка геометрична форма комірок використовується при проек-
туванні стільникових мереж зв’язку?
10. Визначте кількість каналів базової станції, якщо розмірність
кластера дорівнює С, а кількість радіоканалів всієї мережі
складає 1УК.
74
11. В чому полягає принцип повторного (багатократного) викори-
стання радіоканалів в стільникових мережах? Викладіть мето-
ди підвищення коефіцієнта повторного використання радіо-
каналів.
12. Викладіть метод фіксованого розподілу радіоканалів між базо-
вими станціями.
13. Поясніть залежність параметрів мережі стільникового зв’язку
від розмірності кластера.
Задачі
Задача 1
Визначте величину захисного інтервалу територіальної стіль-
никової мережі зв’язку стандарту С8М для випадку трьохсектор-
ної антени ВТ8, якщо параметр загасання радіохвиль/г = Зі радіус
стільника В = 2 км.
Задача 2
Визначте число базових станцій територіальної мережі стіль-
никового зв’язку, якщо: площа стільника 8 = 12,6 км2; радіус
обслуговуваної території/?0 =20 км.
Задача З
Визначте розмірність кластера стільникової мережі зв’язку,
якщо відомі: число обслуговуваних абонентів =12 000; наван-
таження, що створюється одним абонентом в ЧНН р=0,025 Ерл;
радіус стільника В = 5 км; радіус обслуговуваної території
Во =25 км; кількість радіоканалів мережі Ьтк =120.
Задача 4
Активність одного абонента в ЧНН р=0,025. Кількість базових
станцій стільникової мережі зв’язку Nвтв = 50. Кількість каналів
однієї базової станції НкВТ8 = ЗО. Визначте кількість обслуговува-
них абонентів.
Задача 5
Визначте розмірність кластера територіальної стільникової ме-
режі зв’язку стандарту С8М, якщо відомо, що параметр загасання
радіохвиль к =3 та базові станції використовують трьохсекторні
антени.
75
Розв’язання задачі 1
Відомо, що
(1)
Рс (Р-К)к
вз МКк
де Р — захисний інтервал, М — число станцій, що заважають.
Оскільки антени ВТ8 трьохсекторні (Дер = 120°), то М = 2.
Величина захисного відношення Рс /Рвв визначається стандар-
том. Для стандарту О8М Рс/Р#з =9 дБ (7,943)
Із виразу (1) маємо
-^вз ,
Підставляємо в (2) чисельні значення і отримуємо
П = 2(1 + <'2-7,943) = 7,027 км.
(2)
Відповідь: величина захисного інтервалу складає 7,027 км.
Розв’язання задачі 4
Кількість обслуговуваних абонентів визначається відношенням
1 Р
де №а — число активних абонентів.
а ~^кВТ8 '^ВТЯ-
Підставляємо вираз (2) в (1), отримуємо
N — N ^ВТЯ
~^кВТ8 р ’
ко
77 =30—-—=60000.
1 0,025
(1)
(2)
(3)
Відповідь: мережа зв’язку обслуговує 60 000 абонентів.
ЕФЕКТИВНІСТЬ СИСТЕМ
) СТІЛЬНИКОВОГО РУХОМОГО РАДІОЗВ'ЯЗКУ
Ефективність системи стільникового рухомого радіозв’язку ха-
рактеризується більшим числом параметрів і в загальному випад-
ку визначає ступінь відповідності системи своєму призначенню, її
технічною досконалістю й економічною доцільністю. Кількісно
ефективність такої системи може оцінюватися: пропускною здат-
ністю; вірогідністю передачі інформації; ефективністю викорис-
тання радіоспектра; ємністю; розмірами території, що обслуго-
вується; вартістю експлуатації; статистичними параметрами
трафіки й іншими параметрами [1, 2, 8].
Для систем стільникового зв’язку, які відносяться до систем ма-
сового обслуговування із втратами, найбільш використовуваним
критерієм є імовірність відмови в обслуговуванні (імовірність бло-
кування виклику) при заданій імовірності помилки, фіксованих
смузі й швидкості передачі інформації. Використовуючи цей крите-
рій, досліджуємо ефективність ССРР із фіксованим розподілом
каналів. При цьому введемо загальні припущення, на підставі яких
сформулюємо математичну модель системи, використовуючи [2].
Насамперед, будемо вважати, що вся територія, що обслуго-
вується, плоска й має форму кола радіусом 7?^. Це дозволяє вважа-
ти систему ізотропною в будь-якому напрямку, що значно спрощує
обчислення. Зони обслуговування апроксимуємо правильними
рівними шестикутниками (шестикутник, вписаний у коло, має
площу, що дорівнює 0,91 площі круга). Щільність розміщення
абонентів по території, що обслуговується, припустимо постійною,
а зони (стільники) мають однаковий радіус В.
6.1. Ймовірність відмови абоненту в обслуговуванні
Будемо вважати, якщо при проходженні рухомим абонентом за
час сеансу зв’язку різних зон хоча б в одній з них не виявиться
вільних каналів і сеанс зв’язку перерветься (або не відбудеться), то
відбувається відмова даному абоненту в обслуговуванні (блокуван-
ня виклику). Знайдемо імовірність цієї відмови [1, 2].
77
При переході абонента з однієї зони в іншу щоразу може
відбутися відмова з імовірністю р0. У кожній зоні може також
закінчитися сеанс зв’язку з деякою імовірністю рк. Якщо в даній
зоні не відбулося відмови й сеанс зв’язку не закінчився, то абонент
переходить в іншу зону й т. ін.
При однакових розподілах часу перебування рухомого абонента
у всіх зонах імовірності того, що сеанс зв’язку закінчиться в даній
зоні рк, також будуть рівні. Виняток представляє тільки перша зо-
на, у якій почався сеанс зв’язку, тому що він може початися не на її
кордоні, а в будь-якій точці зони. Позначимо імовірність того, що
сеанс зв’язку закінчився в першій зоні, через р'к •
Згідно [1, 2], імовірність відмови абоненту в обслуговуванні
можна розрахувати за формулою
•Рвідм
г, (і-ро)-(і-/4)
(6.1)
= Ро
Для знаходження імовірності відмови абоненту в наданні кана-
лу для однієї зони р0 розглянемо моменти часу, у які рухомі або-
ненти потрапляють у дану зону. Будемо вважати ці моменти випад-
ковими й утворюючими пуасонівський потік. Будемо також
вважати, що має місце сталий режим, тобто середнє число абонен-
тів, що потрапляють у зону, дорівнює середньому числу абонентів,
що залишають її. Тоді для пуасонівського потоку, що утворений
моментами в’їзду, параметр:
М?. ВТ8
К — ————_—9
де вт8 — середня кількість рухомих абонентів в одній зоні; т3 —
середній час перебування рухомого абонента в цій зоні.
Відмова в даній зоні виникає, коли число рухомих абонентів,
що здійснюють у цей момент зв’язок, буде більше числа каналів
зв’язку, закріплених за цією зоною.
Імовірність відмови абоненту в одній зоні можна обчислити за
формулою Севастьянова [2] (що справедлива для довільного
розподілу часу сеансу зв’язку):
Рвідм
1 ^^ІіВТ8
ВТ81
^кВТ8 -і
У 1.Ак
(6.2)
78
де Н-гВТ8 — кількість каналів, що закріплені за кожною ВТ8;
^кХ .
с ’
^к ВТ8
(6.3)
N — загальна кількість дуплексних радіоканалів, обумовлена
(5.12) або (5.13); С — розмірність кластера;
^ВТ8 тс 1
.гс +ул РТГр
де р — імовірність передачі абонентами повідомлення (імовірність
активності одного абонента); тс — середня тривалість сеансів
зв’язку.
Зазвичай р «1, тому [2]
А~^ЇВТ8 Р-
(6.4)
Активність одного абонента в час найбільшого навантаження
(в Ерлангах) позначимо відповідно до [22] через 0.
Тоді телефонне навантаження в одному стільнику
А (6.5)
де Н^втв вт8 — кількість абонентів, що обслуговуються
однією ВТ8 (середнє число абонентів в одній зоні).
Імовірність закінчення розмови за час проходження однієї зони
(крім першої) визначається співвідношенням [1]
2й '
V
Рк *
а 2В
2
(6.6)
де V — постійна швидкість переміщення рухомої станції; В —
радіус стільника; 1/у — середня тривалість сеансу зв’язку,
V = 1/ тс; ® (В/4У)2 — дисперсія часу перебування М8 в одній зоні
(крім першої).
Імовірність закінчення розмови в першій зоні визначається ви-
разом із [1, 2]
де ®
(6.7)
— дисперсія часу перебування М8 у першій зоні.
79
Отримані співвідношення показують, що імовірність відмови
МОНОТОННО зменшується ЗІ збільшенням ІІ0 /В (зі збільшенням
кількості зон) і швидкість цього зменшення тим більша, чим менше
загальне завантаження системи. Із цих співвідношень видно
також, що, як і слід було сподіватися, імовірність відмови тим
більша, чим більше число груп частотних каналів С при фіксованій
смузі частот системи.
Параметр 27^ V/ V являє собою відношення середнього часу пере-
тинання всієї області обслуговування до середнього часу трива-
лості сеансу зв’язку 1/V. Щоб з’ясувати, які значення може прий-
мати розглянутий параметр у цікавих для практики випадках,
розглянемо наступний приклад [1, 2].
Нехай радіус всієї зони обслуговування 7?0 =20 км, швидкість
М8 V=40 км/год і середня тривалість сеансу зв’язку 1/у =6 хв, це
1/у=0,1 год. Тоді 27^)у/У = 1О. При середній тривалості сеансу
зв’язку 1/у = 12 хв 2Воу/У = 5 і т. ін.
Імовірність ВІДМОВИ ТИМ більше, ЧИМ менше 2ІІ0V / V. Це поясню-
ється тим, що зменшення 2Воу/ Vеквівалентне збільшенню серед-
ньої тривалості сеансу за інших рівних умов і, отже, збільшенню
середнього числа зон, що пересікаються за час сеансу зв’язку.
6.2. Завадостійкість стільникових систем зв’язку
Завадостійкість системи стільникового зв’язку будемо оцінювати
ймовірністю помилки розрізнення двох ортогональних сигналів.
Імовірність помилки будемо розраховувати для найгіршого випадку,
коли рухомий абонент перебуває на границі зони обслуговування.
Згідно [1,2] імовірність помилки можна розрахувати за формулою
Люм ~—Ц- + --Г----------—ПРИ С -3’ (6-8>
2 + й2р (73С-1)2,г (1+2/л2р)2
де /г2р — відношення Рс /(Рш +-?цз) на границі стільників; Рш —
потужність флуктуаційних завад; к — параметр, що характеризує
загасання радіохвиль; С — розмірність кластера.
Однак при великих значеннях відношення к^.р »1, що зазвичай
має місце в практичних випадках, можна спростити вираз (6.8).
При цьому імовірність помилки в системі практично не залежить
від енергетики передавачів:
1
(7зс-і)2*
,й2р »1,С>3.
(6.9)
80
Рис. 6.1. Залежність імовірності
помилки від співвідношення
РС/(РШ+РВЗ)
пом
Рис. 6.2. Залежність імовірності
помилки в системі від кількості груп
частотних каналів С
Вираз (6.9) дає можли-
вість залежно від умов роз-
рахувати завадостійкість
стільникової системи зв’яз-
ку при фіксованому розпо-
ділі частотних каналів.
На рис. 6.1 наведено за-
лежності імовірності помилки
в системі від відношення
сигнал/шум на кордоні зони
при найменшому значенні
показника загасання радіо-
хвиль к =2 і різних значен-
нях кількості груп каналу С.
Із графіків видно, що при
великих значеннях відно-
шення »1 завадостійкість системи визначається лише
кількістю груп каналів С. Для цього випадку на рис. 6.2 наведено
залежність, що розрахована за виразом (6.9).
З рис. 6.2 слідує, що зі збільшенням параметра С імовірність
помилки зменшується. Цю обставину можна пояснити тим, що зі
збільшенням кількості груп каналів С зменшується кількість
частотних каналів на кожній ВТ8, що знижує рівень взаємних
завад. Однак збільшення розмірності кластера С приводить до
зниження ефективності використання радіоспектра.
Отримані співвідношення для імовірностей відмови рвідм
й помилки рпом дозволяють оптимізувати стільникову систему за
мінімумами кількості зон і груп каналів при відомих вихідних
параметрах. Очевидно, що найкращою в цьому значенні буде система
з однією зоною (тобто радіаль-
на система) С = 1, та
імовірністю закінчення сеансу
зв’язку рк =р’к = 1, оскільки
є лише одна зона, у якій повин-
на закінчитися розмова.
Однак при високій кон-
центрації рухомих абонентів
на території, що обслугову-
ється, вимоги на припустимі
Рпом й Рвідм у радіальній
системі не задовольняються
о
7 9 12 С
З 4
10 2
10"3.
81
або внаслідок недостатньої енергетики передавача при великих
розмірах території, або через надмірно велике завантаження систе-
ми при великій кількості абонентів або високій їхній активності.
У цьому випадку доцільно будувати стільникову систему зв’язку
з мінімально можливими числами зон і груп каналів. Для цього
при необхідних значеннях імовірностей помилки рпом й відмови ;
Увідм в системі й заданих параметрах: енергетики передавача Лд
(&0 — відношення РС/(РШ +РВЗ) в місці розташування ВТ8),
розмірах території, що обслуговується, Ро, показника загасання к,
загального числа каналів у системі, загального числа абонентів і їх
активності, середній тривалості сеансу зв’язку й швидкості руху М8
необхідно вирішити систему рівнянь (6.1) і (6.8), щоб знайти
мінімальне значення радіуса стільника В і числа груп каналів С [1,2].
6.3. Ефективність використання радіоспектра
Важливим параметром стільникової мережі зв’язку є ефектив-
ність використання радіоспектра у, що обумовлена числом актив-
них абонентів на 1 МГц смуги частот на передачу (або прийом), тобто
N
у = (6.10)
АГ
де смуга частот на передачу (або прийом) АГ = Вк • вт8 С, число
активних абонентів 1\та =іїквт8 -Мвт8 =іїквт8 1,2^1^ /В)2.
Звідси
У = Ш—---------. (6.11)
в2 -рк с
З виразу (6.11) виходить, що ефективність використання радіо-
спектра не залежить від числа каналів ВТ8 і зростає зі зменшенням
Рк , тому що в тій же смузі частот АГ можна організувати більшу
кількість дуплексних радіоканалів. Зменшення розмірів комірки
збільшує повторюваність частот у мережі, що також приводить до
підвищення ефективності використання радіоспектра.
Крім того, з (6.11) слідує доцільність вибору менших значень
частотного параметра С.
Розглянемо більш докладно вплив розмірності кластера на ха-
рактеристики ССРР, зокрема на рівень взаємних завад, що вини-
кають внаслідок повторного використання робочих частот
(рис. 6.3). Взаємні завади можна розділити на два види [33].
82
Рис. 6.3. Розташування комірок, що створюють завади
на співпадаючих частотах
По-перше, мобільні станції в комірках зі співпадаючими часто-
тами створюють завади в каналах прийому базової станції стіль-
ника номер один, що перебуває в центрі (рис. 6.3).
Відношення сигнал/завада на вході приймача ВТ8 визнача-
ється виразом [33]
с
^вз +
) _ _ -^С ВТ8
Г -рвт8 - —----- -
ш 'вх..ВТ8 р + У Р
*ш.ВТ8 + 2~,*В£М8і
І1
(6.12)
де РсВТ8 — потужність сигналу М8 центрального стільника на
вході приймача власної ВТ8; Рш.вт8 — потужність теплових
шумів приймача ВТ8; Р^амВі — потужність взаємної завади від
М8 у співпадаючому стільнику і-го кластера першого кола; М —
кількість співпадаючих стільників першого кола.
По-друге, базові станції всіх співпадаючих комірок у першо-
му колі створюють завади мобільним станціям, що перебувають
83
у центральному стільнику. Відношення РС/(РШ + -РВЗ) в цьому ви-
падку
Рс
+Дп /Вх.М8
Рс М8
~РМ8---------м
Рщ.М8 + 22 ^ВЗ ВТ8і
і=1
(6.13)
де Рс м8 — потужність сигналу ВТ8 центрального стільника на
вході примана М8 цього ж стільника; Рш.д,/5 — потужність тепло-
вих шумів приймача М8; ідд ВТВі — потужність взаємних завад від
ВТ8 співпадаючої комірки і-го кластера першого кола.
У стільникових системах зв’язку рівень теплових шумів і шуму
антен нижче рівня взаємних завад, що дозволяє нам зневажити те-
пловими шумами. Допускаємо, що відношення сигнал/завада
Ро =Рм8 =Рвт8> тобто будемо розглядати збалансовану систему.
Крім того, візьмемо до уваги, що передавачі всіх М8 випромінюють
однакову потужність.
Те ж саме відноситься й до передавачів ВТ8.
Тоді можна записати, що
•^с ВТ8 ,г, 1 .ч
Ро -м---------• (6Л4>
22^ВЗМ8і
і=1
Відомо, що РсВі'В ~ Р>м8-ВТ8 ^М8-ВТ8 — відстань від М8 до
обслуговуючої її ВТ8); Рвз м8і ~Р>мВ^Вт8і Фмз-втві відстань
від М8 до розташованих у першому колі сусідніх кластерів ВТ8, що
працюють на частоті прийому М8).
Тоді
„ _ иМ8ВТ8
Ро ~к----
22^М8-ВТ;8і
1=1
Якщо ВТ8 установлені в центрах стільників, тоВл^.йї-Л =Кк.
Зазвичай І)МЛвте; дорівнює захисному інтервалу!) = ^ЗС.
У цьому випадку
м и
І**
(6.15)
Якщо ВТ8 використовують трьохсекторні антени й розміща-
ються в загальному вузлі кожної трійки стільників («стільникові
решітки» типу 3/9, 4/12, 7/21), то &м8- -ВТ8 =(2В) \
84
При необхідності можна більш точно визначити відстань
Вм8-вт8і ’ використовуючи для цього геометричну модель терито-
ріального розміщення ВТ8.
При будь-якій розмірності кластера в першому колі розташо-
вується шість співпадаючих стільників, тобто М =6 [33]. Крім
того, всі відносні відстані повторного використання частотних
каналів рівні, тобто сц =^, і = 1,2,6. З урахуванням цього виразу
(6.15) можна записати у вигляді
к
р0 =^—або ? =(6р0)^*, (6.16)
6
де р0 — мінімально припустима величина відношення Рс / ,
(дБ), обумовлена стандартом ССРР.
Перехід до цифрових ССРР дозволяє збільшити число каналів
на стільник через те, що необхідне захисне співвідношення різко
зменшується. Для стандарту С8М воно дорівнює 9 дБ, а для стан-
дарту СПМА-18-95 становить 6 дБ. Це дозволяє зменшити потуж-
ність передавачів ВТ8, ближче розташовувати комірки зі співпа-
даючими частотами.
Цифрові стандарти надають можливість адаптуватися до збіль-
шення числа абонентів. При збільшенні кількості абонентів область
обслуговування кожної комірки може бути зменшена. Ефектив-
ність мережі збільшується завдяки зростанню повторюваності тих
самих канальних частот. На рис. 6.4 показано принцип дроблення
стільників. Однакові букви позначають ті самі групи частот.
Слід зазначити, що є ряд обставин, що заважають процесу дроб-
лення стільників. Зокрема, надмірне зменшення радіуса комірки
викликає різке збільшення числа перетинань мобільними засоба-
ми умовних кордонів комірок при пересуванні абонентів. У зв’язку
із цим зростає потік даних між численними ВТ8 і М8С, що вимагає
обробки, що може призвести до перевантаження систем керування
й комутації й, як наслідок, до відмови всієї системи.
Крім того, якщо мережа ВТ8 має радіальну структуру, то зі
збільшенням кількості ВТ8 швидко зростають витрати на споруд-
ження сполучних ліній ВТ8-М8С. Перехід до радіально-вузлової
структури дозволяє оптимізувати мережу сполучних ліній за
критерієм мінімуму витрат, однак і цей підхід не дозволяє уникну-
ти ускладнення системи керування ССРР.
Ще один спосіб зниження рівня завад і підвищення ефектив-
ності ССРР пов’язаний, як ми вже відзначали, з використанням
секторних антен. У цьому випадку на ВТ8 замість однієї антени із
85
Рис. 6.4. Принцип дроблення стільників
круговою ДС використовують кілька спрямованих антен, що доз-
воляють концентрувати випромінювання в одному напрямку
й звести до мінімуму випромінювання в протилежному напрямку.
Запитання та завдання для самоперевірки
і контролю засвоєння знань
1. Назвіть параметри, що характеризують ефективність систем
стільникового зв’язку. Поясніть фізичну сутність цих пара-
метрів.
2. Поясніть причини відмови абоненту в обслуговуванні.
3. Що таке ефективність використання радіоспектра?
4. Як залежить ефективність використання радіоспектра в стіль-
никових мережах зв’язку від розмірності кластера, радіуса
стільника та площі обслуговуваної території?
5. Поясніть залежність ймовірності помилки від розмірності кла-
стера.
Задачі
Задача 1
Захисна відстань!) =7 км. Радіус стільника!? = 2 км. Параметр
загасання радіохвиль к = 3. Визначити ймовірність помилки.
86
Задача 2
Визначте ефективність використання радіоспектра в стільнико-
вій мережі стандарту ПМТ-450, якщо відомі: площа обслуговува-
ної території <80 =328 км2; розмірність кластера С = 7; радіус
стільника В. =2 км.
Задача З
Визначте розмірність кластера територіальної стільникової
мережі зв’язку, якщо відносна відстань повторного використання
суміжних каналів (коефіцієнт соканальних завад) дорівнює 3.
Задача 4
Визначте площу території, що обслуговується стільниковою ме-
режею зв’язку стандарту ИМТ-450, якщо радіус стільникай = 1км,
ефективність використання радіоспектра у =0,7 активних абонен-
тів на кГц та розмірність кластера С = 7.
Задача 5
Визначте радіус стільника територіальної стільникової мережі
зв’язку, якщо ймовірність помилки Рпом = 10 8, параметр загасан-
ня радіохвиль к =3, величина захисного інтервалу £> = 15 км.
Розв’язання задачі 5
Ймовірність помилки визначається відношенням
Рпом ь/зс-і)2*’
(і)
Розмірність кластера територіальної мережі при шестикутній
формі комірок дорівнює
,2
(2)
Підставляємо вираз (2) в (1), отримуємо
пом
(3)
Обчислюємо К згідно з виразом (3) і одержуємо
І 2 б/і р —8
В=В --....У- ,Д = 15 -------Л,іиг__=2,39 км.
V ^(і+^'Дюм) V -/за Л ю~8
87
~7/ ОРГАНІЗАЦІЯ РОБОТИ СИСТЕМ
Ц стільникового РУХОМОГО РАДІОЗВ’ЯЗКУ
7.1. Частотні, фізичні й логічні канали
Крім власне мовної інформації, по каналу зв’язку повинна пере-
даватися так звана сигнальна інформація, або інформація сигна-
лізації, що включає інформацію керування й інформацію контро-
лю стану апаратури. Для її позначення будемо вживати також
найменування «керуюча інформація» або просто «керування».
Тому в даному розділі розглянемо, як організується використання
каналів зв’язку, і почнемо з визначення часто використовуваних
при цьому понять частотних, фізичних і логічних каналів.
Частотний канал — смуга частот, що відводиться для передачі
інформації одного каналу зв’язку. Правда, при використанні мето-
ду ТПМА в одному частотному каналі передається інформація
декількох каналів зв’язку, тобто в одному частотному каналі
розміщається кілька фізичних каналів, але це не суперечить наве-
деному визначенню частотного каналу. Докладніше ми розгляне-
мо це нижче — при визначенні поняття фізичного каналу. Поясни-
мо поняття частотного каналу конкретними прикладами.
У стандарті Б-АМР8 у США для передачі інформації прямого
каналу (від базових станцій до рухомого) виділяється смуга частот
869—894 МГц, а для передачі інформації зворотного каналу —
смуга824—849 МГц, тобто прямий і зворотний канали рознесені за
частотою на 45 МГц (дуплексний рознос за частотою). Один частот-
ний канал займає смугу Д/ =30 кГц, так що в межах виділеного
діапазону, з урахуванням захисних смуг по краях, розміщається
832 частотних канали.
У стандарті О8М 900 для передачі інформації прямого каналу
виділяється смуга 935—960 МГц, а зворотного — 890—915 МГц,
тобто дуплексний рознос по частоті також становить 45 МГц. Один
частотний канал займає смугу Д/ =200 кГц, так що всього в повно-
му діапазоні, з урахуванням захисних інтервалів, розміщається
124 частотних канали.
88
Фізичний канал у системі із множинним доступом на основі
часового розподілу (ТБМА) — це часовий слот з певним номером
(або пари слотів з номерами, що відрізняються на 3 при повно-
швидкісному кодуванні в стандарті Б-АМР8) у послідовності
кадрів ефірного радіоінтерфейса.
Таким чином, в одному частотному каналі в стандарті В-АМР8
при повношвидкісному кодуванні передається інформація трьох
фізичних каналів, при напівіпвидкісному кодуванні — інформа-
ція шести фізичних каналів, а в стандарті С8М завжди передається
інформація восьми фізичних каналів. Однак в Сг8М при напівіпвид-
кісному кодуванні кожний фізичний канал містить два канали
графіка, інформація яких передається по черзі, через кадр. Іншими
словами, при цьому реалізується часове ущільнення каналів в З
або 8 разів відповідно при повношвидкісному кодуванні й в 6 або
16 разів — при напівшвидкісному. У цьому й полягає одна з основ-
них переваг цифрового покоління стільникового зв’язку в порів-
нянні з аналоговим.
Логічні канали розрізняються за видом (складом) інформації,
що передається у фізичному каналі. У принципі, у фізичному каналі
може бути реалізований або канал трафіки, або канал управління;
кожен з них, у свою чергу, може в загальному випадку існувати
в одному з декількох варіантів (типів).
Логічний канал трафіка — канал передачі мови або даних (ком-
п’ютерних даних, факсимільних повідомлень), тобто тієї інфор-
мації, заради якої, власне, і створюється стільниковий зв’язок.
7.2. Автентифікація й ідентифікація
Розглянемо процедури автентифікації й ідентифікації, які
виконуються при кожному встановленні зв’язку.
Автентифікація — процедура підтвердження дійсності (дійс-
ності, законності, наявності прав на користування послугами
стільникового зв’язку) абонента системи рухомого зв’язку. Необ-
хідність введення цієї процедури викликана неминучою спокусою
одержання несанкціонованого доступу до послуг стільникового
зв’язку, що приводить до численних і різноманітних проявів особ-
ливого роду шахрайства — фрода в стільниковому зв’язку. Слово
автентифікація (англ. аиіЬепіісаііоп) походить від греч. аиійеп-
Іікоє — справжній, що походить від першоджерела. В українській
мові досить часто використовується споріднений юридичний
89
термін — автентичні тексти, наприклад, тексти договорів кількома
мовами, що мають рівну чинність.
Ідентифікація — процедура ототожнення рухомої станції (або-
нентського радіотелефонного апарата), тобто процедура встанов-
лення належності до однієї із груп, що володіють певними власти-
востями або ознаками. Ця процедура використовується для
виявлення загублених, украдених або несправних апаратів. Слово
ідентифікація (англ. МепіШсаііоп) походить від середньовічного
лат. ійепШісаге — ототожнювати.
Спочатку в аналогових системах стільникового зв’язку першого
покоління процедура автентифікації мала найпростіший вигляд:
рухома станція передавала свій унікальний ідентифікатор (елек-
тронний серійний номер — Еіесігопіс бегіаі МшпЬег, Е8КГ), і якщо
такий знаходився серед зареєстрованих у домашньому регістрі
систем зв’язку, то процедура автентифікації вважалася успішно
виконаною. Настільки примітивна автентифікація залишала
великі можливості для фрода, тому згодом і в аналогових систе-
мах, і тим більше в системах стільникового зв’язку другого
покоління з використанням додаткових можливостей цифрових
методів передачі інформації процедура автентифікації була значно
вдосконалена.
Ідея процедури автентифікації в цифровій системі стільнико-
вого зв’язку полягає в шифруванні деяких паролів-ідентифікато-
рів з використанням квазівипадкових чисел, що періодично пере-
даються на рухому станцію із центра комутації, і індивідуального
для кожної рухомої станції алгоритму шифрування. Таке шифру-
вання з використанням тих самих вихідних даних і алгоритмів
провадиться як на рухомій станції, так і в центрі комутації (або
в центрі автентифікації), і автентифікація вважається завершеною
успішно, якщо обидва результати збігаються.
7.3. Конфіденційність зв’язку
Під забезпеченням конфіденційності зв’язку ми розуміємо
в цьому випадку захист від підслуховування переданих повідом-
лень. Існують і інші аспекти безпеки (зесигііу) зв’язку, зокрема,
захист від несанкціонованого доступу до каналів зв’язку, метою
якого є безкоштовне або майже безкоштовне користування
зв’язком. Міри захисту від такого несанкціонованого доступу бу-
дуть розглянуті при вивченні конкретних ССРР різних стандартів
90 е
[23] . Тут же зупинимося саме на захисті інформації від підслу-
ховування [9].
Варто визнати, що, незважаючи на складність технічної
реалізації стільникового зв’язку, від підслуховування вона не
захищена, якщо для цього не приймаються спеціальні заходи.
В аналогових системах підслухати передану інформацію
простіше, у цифрових — складніше, але в обох випадках це завдання
технічно розв’язне.
Одним зі спеціальних технічних заходів захисту від підслухо-
вування е шифрування переданої інформації. Шифрування перед-
бачене обома цифровими стандартами О-АМР8 і С8М. У системі
13-АМР8 (стандарти 18-54 і 18-136) процедура шифрування фактично
тільки згадана, а докладний її опис винесений у документи більш
обмеженого поширення. У стандарті С8М процедура шифрування
визначена досить прозоро [7].
У принципі, існує ще одна можливість захисту від підслухо-
вування: це так зване скремблювання (йсгапіЬІіщ? — перетасування,
перемішування) — своєрідне шифрування шляхом перестановки
ділянок спектра або сегментів мови, здійснюване в зовнішньому
стосовно абонентського термінала пристрої, з відповідним деск-
ремблюванням на прийомному кінці. Однак цей спосіб, строго кажучи,
безпосередньо до стільникового зв’язку не відноситься.
7.4. Роумінг І СКІП
Одна з найважливіших послуг стільникового зв’язку — надання
можливості використання того самого радіотелефону при поїздці
в інше місто, область або навіть країну. У системах стільникового
зв’язку (ССЗ) така можливість називається роумінг. Термін
«роумінг» походить від англійського гоат — скитатися, бродити,
мандрувати. Інакше кажучи, під роумінгом варто розуміти забез-
печення зв’язку з М8, що перебуває за межами своїх зон обслугову-
вання. Роумінг забезпечується за рахунок наявності в М8С спе-
ціальних регістрів, фіксуючих місцезнаходження й переміщення
М8 [7, 9, 14]. Процедура роумінгу передбачає визначення місця
розташування М8 у межах ССЗ. Роумінг може здійснюватися в ме-
жах однієї мережі, бути регіональним, національним або міжна-
родним. Для організації роумінга стільникові мережі повинні бути
одного стандарту (телефон стандарту С8М не буде працювати
в мережі стандарту СОМА і т. д.), а центри комутації рухомого
зв’язку повинні бути з’єднані спеціальними каналами зв’язку для
91
обміну даними про місцезнаходження абонента. Іншими словами,
стосовно до ССЗ для забезпечення роумінгу необхідне виконання
умов:
• наявність у необхідних регіонах ССЗ стандарту, сумісного зі
стандартом компанії, у якої був придбаний радіотелефон;
• наявність відповідних організаційних і економічних угод про
роумінгове обслуговування абонентів;
• наявність каналу зв’язку між системами, що забезпечують
передачу звукової й іншої інформації для роумінгових абонен-
тів.
При переміщенні М8 в іншу мережу її центр комунікації запи-
тує інформацію в первісній мережі й при наявності підтвердження
повноважень абонента реєструє його. Дані про місце розташування
абонента постійно оновлюються в центрі комутації первісної мережі,
і всі виклики, що туди поступають, автоматично переадресовуються
в ту мережу, де в цей момент перебуває абонент.
Ідеалізована й сильно спрощена схема організації роумінгу могла
б бути представлена в наступному вигляді. Абонент стільникового
зв’язку,що знаходиться на території «чужої» системи, що допус-
кає реалізацію роумінгу, ініціює виклик звичайним способом, як
якби він перебував на території «своєї» системи. Центр комутації,
переконавшись, що в його домашньому регістрі цей абонент не
значиться, сприймає його як візитного й заносить у гостьовий
(візитний) регістр. Одночасно (або з деякою затримкою) він запи-
тує в домашньому регістрі «рідної» системи візитного абонента
відомості, що відносяться до нього, необхідні для організації об-
слуговування (оговорені підпискою види послуг, паролі, шифри),
і повідомляє, у якій системі візитний абонент перебуває в цей час;
остання інформація фіксується в домашньому регістрі «рідної»
системи візитного абонента. Після цього візитний абонент кори-
стується стільниковим зв’язком як удома: вихідні від нього викли-
ки обслуговуються звичайним чином, з тією тільки різницею, що
стосовні до нього відомості фіксуються не в домашньому регістрі,
а в гостьовому, виклики, що поступають на його номер, адресують-
ся «домашньою» системою на ту систему, де він перебуває. Після
повернення візитного абонента додому (в «рідну» систему) у до-
машньому регістрі «рідної системи» стирається адреса тієї систе-
ми, де перебував, а в гостьовому регістрі тієї системи у свою чергу,
стираються відомості про візитного абонента. Оплата послуг
роумінгу провадиться абонентом через «домашню» систему,
а «домашня» компанія-оператор відшкодовує витрати компанії-
92
операторові, що зробив послуги роумінгу, відповідно до роумін-
гової угоди.
Розрізняють наступні види роумінгу:
• автоматичний, тобто надання абоненту можливості вийти на
зв’язок «у будь-який час і в будь-якому місці»;
• напівавтоматичний, коли абоненту для користування даною
послугою в якому-небудь регіоні необхідно попередньо попе-
редити про це свого оператора;
• ручний, по суті, простий обмін радіотелефону на інший, під-
ключений до стільникової мережі іншого оператора.
Описана вище спрощена процедура роумінгу відповідає автома-
тичному роумінгу.
З технічних і організаційних труднощів, пов’язаних з розвит-
ком роумінгу, слід зазначити наступні:
• автентифікація абонентів з обліком неминучого, ініціативно-
го й навіть агресивного фрода;
• організація оплати послуг роумінгу, що істотно ускладню-
ється з ростом масштабів і розширенням географії роумінгу;
• протекціонізм (наприклад, у деяких країнах забороняється
застосування абонентських апаратів іноземного виробництва).
При величезному рості міжрегіональних і міжнародних зв’язків
і ділового спілкування організація повноцінного автоматичного
роумінгу в стільниковому зв’язку є однієї з актуальних проблем.
При переміщенні мобільної станції виникає необхідність авто-
матичного перемикання її з одного каналу на інший, а також пере-
дача обслуговування абонента від однієї ВТ8 до іншої.
Мобільна станція, перебуваючи в зоні обслуговування однієї
з ВТ8, займає один з вільних каналів, у якому рівень сигналу ВТ8
у цей момент максимальний. У міру віддалення абонента від ВТ8
або у зв’язку з погіршенням умов поширення радіохвиль рівень
сигналу зменшується, що веде до погіршення якості зв’язку.
Поліпшення якості розмови досягається шляхом автоматичного
перемикання абонента на інший канал зв’язку. Аналогічна
ситуація виникає при переміщенні М8 з однієї комірки в іншу.
& цьому випадку її обслуговування передається від ВТ8 першої
комірки до ВТ8 другої. Цей процес називається передачею обслу-
говування (управління) або естафетною передачею (в іноземній
’ехнічній літературі — Ьапйоуег або ІіашіоН). Процедура передачі
обслуговування одержала ще назву скіп. Скіп (естафетна переда-
ча) — переключення виклику в русі або процес заміни розмовного
каналу, непридатного або ушкодженого з погляду передачі між М8
93
і ВТ8. Необхідність в естафетній передачі виникає тоді, коли
рівень сигналу абонента, що розмовляє, у каналі падає нижче при-
пустимого значення. Для контролю таких ситуацій ВТ8 обладнана
спеціальним приймачем, що періодично вимірює рівень сигналу
абонента, що розмовляє, і порівнює його із припустимою межею.
Якщо рівень сигналу менше цієї межі, то інформація про це авто-
матично передається в центр комутації по службовому каналу
зв’язку. Центр комутації видає команду про вимірювання рівня
сигналу стільникового радіотелефону абонента на найближчі до
нього ВТ8. Після одержання інформації від ВТ8 про рівень цього
сигналу центр комутації перемикає радіотелефон на ту з них, де
рівень сигналу виявився найбільшим. Це відбувається дуже швид-
ко й абонент зовсім не помічає цих переміщень. Більш докладно ця
процедура буде розглянута нижче.
7.5. Перемеження символів
Перемеження [9, 44, 45] являє собою таку зміну порядку про-
ходження символів інформаційної послідовності, тобто таку пере-
становку символів, при якій символи, що стояли поруч, виявля-
ються розділеними декількома іншими символами. Така
процедура провадиться з метою перетворення групових помилок
(пакетів помилок) в одиночні помилки, з якими легше боротися за
допомогою блокового й згорткового кодування.
Використання перекручення — одна з характерних рис стіль-
никового зв’язку, і це є наслідком неминучих глибоких завмирань
сигналу в умовах багатопроменевого поширення, що практично зав-
жди має місце, особливо в умовах щільної міської забудови. При
цьому група символів, що слідують один за одним, що потрапляють
на інтервал завмирання (провалу) сигналу, з великою ймовірністю
виявляється помилковою. Якщо ж перед видачею інформаційної
послідовності в радіоканал вона піддається процедурі перекручен-
ня, а на прийомному кінці відновлюється колишній порядок про-
ходження символів, то пакети помилок з великою ймовірністю роз-
сипаються на одиночні помилки. Відомо кілька різних схем;
перемеження і їхніх модифікацій — діагональна, блокова, згортко-
ва й інші. Коротко розглянемо перші дві з них, що лежать в основі
схем, що застосовуються у стільниковому зв’язку.
При діагональному перемеженні вхідна інформація ділиться на
блоки, а блоки — на субблоки, і у вихідній послідовності субблокиг
наприклад другої половини попереднього блоку, чергуються іа
94
субблоками першої половини наступного блоку. Така схема
ілюструється на рис. 7.1, де кожен блок складається із шести
субблоків і субблоки першого блоку позначені а,-, другого — &(,
третього — сг. Субблок може складатися з декількох символів, або
з одного символу, або навіть із одного біта.
Вхід
Блок 1
Блок 2
Блок З
с6 с5 с4 со с2 С1
^6с3^5с2^4с1^3аа^2а4^Г"
Вихід
Рис. 7.1. Приклад діагонального перемеження
Вихід перекручувача
Приведена схема діаго-
нального перемеження вно-
сить малу затримку, але роз-
ставляє сусідні символи Вхід
лише через один, тобто розо- перекручувача
середження помилкових
символів групи виходить
порівняно невеликим.
При блоковому переме-
женні вхідна інформація та-
кож ділиться на блоки по п
субблоків (або символів) рис. 7.2. Схема блокового перемеження
У кожному, і у вихідній
послідовності чергуються субблоки к послідовних блоків. Роботу
цієї схеми можна уявити собі у вигляді запису блоків вхідної послі-
довності як рядки матриці розмірності к*п (рис. 7.2), зчитування
інформації з якої відбувається по стовпцям.
Отже, якщо вхідна послідовність у цьому прикладі мала вигляд
ч1,а2,...,ап,Ьх,Ь2,...,Ьп,...,к1>к2,...,кп то вихідна буде такою:
аї,Ь1,...,к1,а2,Ь2,...,к2,ап,Ьп ...,кп. Субблоки, або символи, в ок-
ремому випадку тут також можуть складатися лише з одного біта.
95
Схема блокового перемеження вносить більшу затримку, ніж
діагонального перемеження, але значно сильніше розосереджує
символи групи помилок.
Загальним недоліком обох розглянутих схем є тверда періо-
дичність проходження символів, що переставляються, у межах
інтервалу перемеження. Цей недолік також може бути усунутий,
але за рахунок застосування більш складної схеми перемеження.
На приймальній стороні провадиться зворотна перестановка
(деперемеження). Деперемеження полягає у виконанні зворотних
дій: запису прийнятої послідовності в стовпці такої ж таблиці
й зчитування по рядках. Символи кожного кодового слова збира-
ються разом і декодуються алгоритмами, розробленими для неза-
лежних помилок.
У стільникових системах зв’язку використовуються більш
складні гібридні види перемеження, засновані на діагональному
й блоковому перемеженні.
7.6. Еквалайзинг
В вузькополосних цифрових системах стільникового зв’язку
(зокрема в ССРР стандартів С18М і В-АМР8) для компенсації
міжсимвольних перекручувань, що виникають за рахунок багато-
променевого поширення радіохвиль, може бути використаний ек-
валайзинг (едиа1І2Іп£ — буквальне вирівнювання). Цей метод при-
значений для компенсації різниці ходу між складовими при
багатопроменевому поширенні радіохвиль, що приводить до
міжсимвольних перекручувань (МСП). По суті еквалайзер являє
собою адаптивний фільтр, що настроюється таким чином, щоб сиг-
нал на його виході в можливо більшому ступені був очищений від
міжсимвольних перекручувань, що втримуються у вхідному
сигналі. Еквалайзери, що використовуються, наприклад, у ССРР
стандарту С8М, забезпечують вирівнювання за часом імпульсних
сигналів при узгодженні до 16 мкс [14, 44].
Принцип вирівнювання добре ілюструє схема найпростішого
лінійного еквалайзера із трьохелементною лінією затримки
(рис. 7.3) [9, 44].
Алгоритм роботи приведеного пристрою досить простий. При-
пустимо, що вхідний сигнал еквалайзера складається з основного
сигналу — деякої послідовності однобітових символів (одиниць
і нулів, перший графік на рис. 7.4, а) і його копії, що ослаблена
в три рази й зрушена в часі на тривалість т одного символу (другий
графік на рис. 7.4, а). Якщо дискрет лінії затримки фільтра
96
Еквалайзер
Рис. 7.3. Лінійний еквалайзер із трьохелементною лінією затримки
дорівнює т, а значення коефіцієнта в першому відводі =1/3, то
при додаванні вхідного сигналу й сигналу з першого відводу одер-
жимо наступне (рис. 7.4, б): основний сигнал (перша складова
вхідного сигналу) залишається без змін; друга складова вхідного
сигналу компенсується першою складовою, затриманою на т (сиг-
налу з першого відводу лінії затримки); друга складова затримано-
го сигналу дає копію основного, але ослаблену вже в дев’ять раз, за-
триману на 2т і зі зворотним знаком. Якщо в другому відводі лінії
затримки коефіцієнт с2 = 1/ 9, то при додаванні трьох сигналів —
вхідного й двох затриманих — одержимо незмінний основний сиг-
нал і його копію, затриману на Зт і ослаблену в 27 раз. Таким чи-
ном, у розглянутому прикладі додавання кожного наступного
Основний сигнал
Основний сигнал
-і і ин-ідндн-н_н-и
Послаблена копія
з затримкою 2т
та інвертуванням знака
б
Рис. 7.4. До пояснення роботи схеми еквалайзера
97
елемента лінії затримки з відповідним значенням коефіцієнта с
приводить до ослаблення сигналу, що спотворює додаткові затрим-
ки його в часі на т.
У реальному житті, зрозуміло, справа виглядає складніше, ніж
в описаному прикладі: і кількість променів може бути більше двох,
і затримки навряд чи будуть кратні дискрету лінії затримки,
і амплітуди складових сигналів, так само як і їхня кількість й за-
тримки, не будуть заздалегідь відомі. Крім того, при переміщенні
абонентського апарата вся ця картина безупинно змінюється. Тому
настроювання фільтра провадиться адаптивно, відповідно до кон-
кретно складної ситуації, окремо для кожного сегмента мови, пе-
реданого в одному слоті ефірного інтерфейсу, з використанням
навчальної послідовності, переданої в кожному слоті.
Приведена на рис. 7.3 схема еквалайзера на основі трансверсаль-
ного фільтра є лінійною, так само як і відповідна їй схема із ґратча-
стим фільтром. Лінійний еквалайзер відносно простий за устроєм,
але має недоліки, що проявляються при більших перекручуваннях
сигналів. Більш досконалими є нелінійні еквалайзери — схема зі
зворотним зв’язком за рішенням, схема максимально правдоподіб-
ного виявлення символів (максимуму апостеріорної імовірності)
і схема максимально правдоподібної оцінки послідовності. У пер-
шій із цих схем можуть використовуватися трансверсальні або
ґратчасті фільтри, у другій і третій — трансверсальні. Загальна дов-
жина лінії затримки фільтра повинна відповідати тій різниці ходу
променів, для якої бажано компенсувати перекручування, а дис-
крет лінії затримки повинен бути менше тривалості символу.
Блок еквалайзера входить до складу приймального тракту, і йо-
го пристрій ніяк не впливає на склад і форму подання інформації,
переданої по ефірному інтерфейсу. Тому схема й характеристики
еквалайзера не тільки не регламентуються ніякими стандартами,
але й взагалі блок еквалайзера може не включатися до складу
приймального тракту апаратури стільникового зв’язку. Іншими
словами, як включення еквалайзера до складу апаратури, так
і вибір його схеми є винятково справою компанії-виготовлювача.
7.7. Послуги стільникового зв’язку
Основні послуги стільникового зв’язку включають телефонний
зв’язок, передавання коротких повідомлень, мультимедійних
повідомлень, комп’ютерних даних, швидкісна передача і прийом
даних та ін.
98
Послуга телефонного зв’язку (передача мови) навряд чи вима-
гає яких-небудь додаткових коментарів. Тут, мабуть, можна
тільки помітити, що по якості зв’язку стільникова мережа прак-
тично не уступає стаціонарній провідній телефонній мережі за-
гального користування, але при цьому абонент має необмежену
можливість переміщення в ході розмови в межах зони дії мережі.
Для передачі й прийому факсимільних повідомлень і комп’ю-
терних даних, крім мобільного абонентського апарата стільнико-
вого зв’язку, потрібне використання мобільного факсимільного
апарата або переносного комп’ютера з відповідними блоками спо-
лучення. Звичайно, користуватися мобільним факсом або переда-
чею комп’ютерних даних з мобільного телефону доводиться
незрівнянно рідше, ніж звичайним телефонним зв’язком. Раніше
кореспондент, що висвітлює, скажемо, спортивні змагання, запи-
сував свої враження в блокнот, потім готував рукописний текст
статті й поспішав у прес-центр, де по телефону диктував термі-
новий матеріал у номер. Тепер же він веде запис на магнітофон,
а потім, улаштувавшись у спокійному місці, набирає статтю на
портативному комп’ютері, підключає його до свого стільникового
телефону й пересилає файл у редакцію — оперативно й комфортно.
Насправді це зручно не тільки кореспондентам, але й діловим
людям, що часто роз’їжджають, — всі необхідні види зв’язку під
рукою, ні від кого й ні від чого не треба залежати.
Послугу передачі й прийому коротких повідомлень (англійський
термін 8Ьогі Меееаее 8єгуісє — 8М8) пояснимо трохи докладніше.
Коротке повідомлення (звичайно до 80—160 символів) може бути
отримане під час ведення розмови й у режимі очікування.
Повідомлення може бути прочитане відразу після одержання або
пізніше; прочитане повідомлення може бути стерте або збережено
в пам’яті апарата для повторного прочитання. Для читання
повідомлення відображається на дисплеї апарата; якщо воно не
міститься на дисплеї цілком, то відображається вроздріб. Якщо
потрібно передати коротке повідомлення, текст його набирається
за допомогою клавіш апарата й відображається на дисплеї. Потім
повідомлення або відправляється за вказаним відправником номером
елефону, або не відправляється, а зберігається в пам’яті для від-
правлення іншим часом. Таким чином, фактично забезпечується
сполучення стільникового телефону з пейджером, причому або-
нент безпосередньо сам відправляє своє повідомлення, а доставка
його адресату гарантується компанією-оператором. Існує й такий
99
варіант цієї послуги, як передача коротких повідомлень у режимі
мовлення, тобто передача їх одночасно групі абонентів.
Перейдемо до додаткових послуг і відзначимо, у першу чергу,
переадресацію виклику, збереження (утримання) виклику й очі-
кування виклику.
Послуга переадресації виклику (саіі £опуаг<1іп§, або саіі сііуєгі)
дозволяє абоненту направити виклик, що надходить на номер його
телефону, на інший номер, заздалегідь визначений самим абонен-
том. Переадресація може бути безумовною, коли переадресуються
всі виклики, що поступають або умовною, якщо номер абонента
зайнятий або абонент не відповідає («не знімає трубку») протягом
певного проміжку часу, або якщо абонент недоступний (його апа-
рат виключений або перебуває поза зоною дії мережі). Розглянута
послуга, як і більша частина описуваних нижче, реалізується цен-
тром комутації, або, як ще говорять, мережею стільникового
зв’язку, чим підкреслюють, що в наданні послуги бере участь не
тільки абонентський апарат. Вхідний виклик може бути переадре-
сований на будь-який номер телефону, наприклад, на домашній
стаціонарний телефон абонента, або на «поштову скриньку»
голосової пошти, мовлення про яку попереду.
Послуга збереження (утримання) виклику (саіі Ьоісі) дозволяє
абоненту перервати поточну розмову, не розриваючи лінію
зв’язку. У паузі абонент може прийняти виклик, що тільки-но
надійшов, (вхідний), або сам подзвонити іншому абоненту (вихід-
ний виклик), а потім повернутися до перерваної розмови.
Послуга очікування виклику (саіі туаіііп^) дозволяє абоненту
в ході розмови по телефону одержати сигнал про надходження ще
одного вхідного виклику. У такому випадку абоненту надається
три варіанти дій:
• відмовитися від другого виклику;
• закінчити першу розмову й перейти до іншої;
• перервати першу розмову, скориставшись послугою збере-
ження виклику, відповісти на другий виклик, а по його
закінченню повернутися до перерваного першого. У першому
випадку визивний абонент одержує у відповідь сигнал «зай-
нято», а в другому і третьому його виклик очікує, поки не
одержить з’єднання.
Зупинимося коротко на інших додаткових послугах.
Послуга конференц-зв’язку (сопіегепсе саіі, або пшШрагіу саіі)
дозволяє вести розмову по телефону одночасно декільком (від
трьох до шести) абонентам. При цьому організатор конференц-
100
зв’язку, тобто абонент, що «зібрав» групу співрозмовників, має
можливість тимчасово або остаточно відключити від загальної роз-
мови кожного з учасників, або закінчити сеанс конференц-зв’язку
в цілому.
Послуга заборони (або обмеження) певних категорій викликів
(саіі Ьаггіпд) дозволяє абоненту виключити, наприклад, всі вхідні
виклики, або всі вихідні виклики, або всі вихідні міжнародні
виклики. При цьому для установки або зняття заборони викори-
стовується індивідуальний пароль абонента, що виключає можли-
вість несанкціонованого управління забороною з боку сторонніх
осіб.
Послуга закритої групи абонентів (сіоеесі ивег £гоир) дозволяє
організувати корпоративний зв’язок між членами певної групи
абонентів, причому члени закритої групи можуть спілкуватися
між собою без обмежень, а можливість спілкування з «зовнішнім
світом» по входу й/або по виходу надається лише окремим членам
групи.
Можлива послуга автоматичного визначення визивного номе-
ра, а також заборони визначення номера; заборона накладається
з боку визивного абонента й має більш високий пріоритет, ніж
визначення номера. Можливість автоматичного визначення номера
в сполученні з можливістю збереження номера в пам’яті або-
нентського апарата дозволяє абоненту через деякий час довіда-
тися, з яких номерів він одержував виклики, у тому числі, які
з них залишилися без відповіді.
Послуга голосової пошти дозволяє залишити на персональному
автовідповідачі абонента голосове повідомлення, якщо абонент із
якої-небудь причини не може прийняти його в момент передачі,
наприклад, якщо абонентський апарат виключений або перебуває
поза зоною дії мережі або якщо абонент не відповідає. Адресат
одержує повідомлення про повідомлення, що надійшло, і прослу-
ховує його в зручний для себе час. Отримане повідомлення абонент
може стерти або зберегти, щоб мати можливість прослухати його
ще раз. Абоненту надається можливість записати індивідуальне
вітання, що звучить при підключенні визивного абонента до персо-
нального автовідповідача.
Можливі різні варіанти підключення абонентів до мережі.
Наприклад, можливе підключення без надання постійного
«міського» номера (тобто номера стаціонарної телефонної мережі
загального користування). При цьому абонент без обмежень корис-
тується зв’язком у межах стільникової мережі й, можливо, всіма
101
варіантами вихідного зв’язку, а на вхідний зв’язок ззовні стіль-
никової мережі накладаються обмеження, що залежать від можли-
востей мережі. Можливе надання двох «міських» номерів на один
абонентський апарат, причому кожен номер може мати свій набір
послуг, обслуговуватися за своїм тарифним планом, і на кожний
з номерів може виставлятися окремий рахунок.
Дуже важлива й зручна послуга роумінгу, що дозволяє користу-
ватися стільниковим зв’язком не тільки в «своїй» мережі, але
й в інших мережах, технічно сумісних з «домашньою», при
наявності відповідних роумінгових угод. Тут окремо варто згадати
можливість роумінгу з 8ІМ-картами стандарту С8М (пластикового
роумінгу), про яку вже йшла мова вище; ця можливість дозволяє
здійснювати роумінг між стільниковими мережами стандартів
С8М 900, С8М 1800 (ОС8 1800) і С8М 1900 (РС8 1900) навіть при
використанні однодіапазонових терміналів (абонентських апара-
тів) зарахунок перестановки 8ІМ-карти з апарата одного стандарту
в апарат іншого.
І на закінчення ще раз відзначимо, що в будь-якій конкретній
мережі можуть бути реалізовані не всі перераховані послуги — це
залежить від стандарту й варіанта використовуваного апаратурно-
програмного комплексу, так само як у деяких мережах можуть бу-
ти послуги, що не потрапили в наведений вище перелік.
Запитання та завдання для самоперевірки
і контролю засвоєння знань
1. Що таке частотний канал?
2. Що таке фізичний канал?
3. Що таке логічний канал? Які логічні канали відомі?
4. Що таке автентифікація?
5. Що таке ідентифікація?
6. Поясніть процедуру роумінгу.
7. Виконання яких умов необхідне для забезпечення роумінгу?
8. Перерахуйте послуги стільникового зв’язку.
9. Що таке перемеження символів? Яка мета використання пере-
меження?
10. Поясніть принцип діагонального та блочного перемеження.
11. З якою метою використовуються еквалайзери в системах
стільникового зв’язку?
102
£) АНАШО» СИСТЕМИ СТІЛЬНИКОВОГО ЗВ'ЯЗКУ
8.1. Стандарти аналогових систем стільникового зв’язку
Аналогові системи стільникового рухомого радіозв’язку нале-
жать до першого покоління стільникових систем. Ці системи за-
безпечують входження у зв’язок і реєстрацію вартості розмов,
організацію зв’язку між рухомими абонентами й абонентами
стаціонарної телефонної мережі загального користування й т. ін.
Ефективність використання аналогових систем стільникового
рухомого зв’язку характеризується такими параметрами, як
кількість викликів на комірку у часи найбільшого навантаження
(ЧНН), середнє завантаження на комірку і ін. (табл. 8.1)
Таблиця 8.1
Характеристики систем стільникового зв’язку
Система Коефіці- Кількість Кількість Середня Середнє Кількість
стільки єнт повто- каналів каналів КІЛЬКІСТЬ завантажень ВИКЛИКІВ
кового рення управ- передачі зайнятих ня, на комір-
зв’язку частоти,С ління мови каналів Ерл/комірка кууЧНН
АМР8 7 21 279 39,86 30,8 1208
ТАСБ 7 21 279 39,86 30,8 1208
1ЧМТ 9—12 0 300 33,33—25 24,93—17,5 937—657
Порівняльні характеристики систем стільникового зв’язку ос-
новних використовуваних стандартів представлено в табл. 8.2 [7,
14, 23, 24].
8.2. Принципи організації систем стільникового зв’язку
стандарту ММТ-450
8.2.1. Структура стільникової мережі зв’язку стандарту ІММТ-450
Стандарт на аналогові стільникові системи рухомого радіозв’яз-
ку ММТ-450 скандинавських країн (ТЬе Ьїопііс Теїерйопе бузіет)
розроблений спільно адміністраціями зв’язку Данії, Фінляндії,
Норвегії й Швеції для організації спільної автоматичної системи
рухомого радіотелефонного зв’язку загального користування
103
Таблиця 8.2
Характеристики стандартів аналогових
Характеристика системи зв’язку АМР8 (СІЛА) НСМТ8 (Японія) ЛМТ-450 скандинав, країни
Рік введення в експлуатацію 1983 1979 (1988) 1981
Смуги частот на передачу, МГц: • базова станція • рухома станція 870890 825- 845 870—885 925—940 463—467,5 453—457,5
Рознесення дуплексних каналів, МГц 45 55 10
Рознесення каналів, кГц (ширина смуги частот каналу) ЗО 25/12,5 25/20
Кількість каналів базової станції 96 — зо
Загальна кількість дуплексних каналів 666 (333 у кожній із двох підсмуг, вклю- чаючи 21 канал сигналізації) 600—1200 180—225
Максимальна ефективно випромінювана потужність базової станції, Вт 100 (1) 50/25 50
Номінальна потужність передавача рухомої станції, Вт 3 5/1 15/2
Виявлення помилок тіп 11, мах 89 на 200 бітів тіп 3 —
Характеристики сигна лів • вид модуляції • пікова девіація (кГц) • обробка ГМ ±12 компандування поскладай 2:1 ГМ ±5 компандування поскладай 2:1 РМ ±5
104
стільникових систем зв’язку
ЯМТ-900 скандинав, країни С-450 (Німеччина) ТАС8 (Англія) ЕТАС8 (Англія, Лондон) КТМ8- 101Н (Італія) Кагііосош- 200 (Франція)
1986 1985 1985 1987 1985 1985
935-960 890—915 461,3—465,74 451,3—455,74 935—950 890—905 917 933 872—886 460—465 450—455 202,7 205,7 424,8—427,9 194,7—197,1 417,8—417,8
45 10 45 45 45 8,10
12,5 20/10 25 25 25 12,5
ЗО — 144 144 — __
1000—1999 222 600 (300 у кожній з підсмуг, включаючи 21 канал сигналі- зації) 196 ± 4 для односпря- мованого виклику 200/384 192; 256
100 100 (адаптивне регулювання: 35 дБ, 8 рівнів) 100 100 25/2,5 від 25 до 70
6/1 15(адаптивне регулювання: 35 дБ, 8 рівнів) 2-20-20 2-20-20 10/1 11
— тіл 40 на 200 бітів тіл 11, піах 89 на 200 бітів — — —
РМ ±5 компанду- вання по складам 2:1 (рек. С.162 МККТТ) РМ ±4 компандуван- ня по складам 2:1 РМ ±9,5 компанду- вання по складам 2:1 гм ±9,5 компанду- вання по складам 2:1 РМ (РМ, якщо за- стосо- вується інверсія смуги) компанду- вання по складам 2:1 (рек. С.162 МККТТ) РМ ±2,5 компанду- вання по складам у напрямку від базової до рухомої станції
105
Характеристика системи зв’язку АМР8 (США) НСМТ8 (Японія) ММТ-450 скандинав, країни
Завадостійке кодування • у напрямку базова станція — рухома станція • у напрямку рухома станція — базова станція Укорочений (63:51) код БЧХ із повторенням (4) (40:28) БЧХ (48:36) БЧХ Укорочений (63:51) код БЧХ. Укорочений (15:11) код БЧХ (43:31) БЧХ (43:31) БЧХ (доступ) (11:7) БЧХ (інд. виклик) Згортковий коректор пакета помилок код типу В1 Хагель- баргера
Мінімальна величина вхідного відношення сигнал/шум, дБ 10 17 15
Корекція помилок шіп 5, мах 89 на 200 бітів 1 помилка шіп 6 із захис- ним інтервалом 19 бітів
Час перемикання каналів на границі стільників, мс 250 800 1250
Захист повідомлень Передача сигна- лу управління повторними циклами- Пере- дача сигналів управління повторними циклами з побітовим мажоритарним декодува нням Передача сигна- лу управління повторними циклами. Одно- часна передача від базових станцій у зоні управління Процедура прийому кадрів залежно від категорії повідомлення
Схема повторення осередків 7; 12 9; 12 7; 12
Типовий радіус стільника, км 2—20—20 5 (у місті) 10 (у пригороді) 1—40—40
Типи сигналів управління: • типи модуляції • пікова девіація, кГц • вид коду Р8К ±8 манчестерський Р8К ±4,5 манчестерський РР8К ±3,5 без повернення до нуля
106
Продовження табл. 8.2
ХМТ-900 скандинав, країни С-450 (Німеччина) ТАС8 (Англія) ЕТАС8 (Англія, Лондон) КТМ8- 101Н (Італія) Кайіосот- 200 (Франція)
Згортковий коректор па- кета поми- лок код типу В1 Хагель- баргера БЧХ(15:7) Укороче- ний (632:51) код БЧХ із повторен- ням (4) (40:28) БЧХ (48:36) БЧХ Код Хагель- баргера (6:19)
— — 10 10 — —
тіп 6 із за- хисним інтервалом тіп 20 на 150 бітів тіп 5 на 200 бітів — — тіп 8
270 300 290 290 — —
Процедура прийому кадрів залежно від категорії повідомлення Адаптивне повторення повідомлень у випадку помилок Передача сигналу управління повторни- ми цикла- ми. Передача сигналів управління повторни- ми цикла- ми з побіто- вим мажо- ритарним декоду- ванням Автокоре- ляційне управлін- ня кодова- ним пові- домленням з повторен- ням залеж- но від типу повідом- лення у випадку помилок Повторення кадрів
7; 9; 12 7 4; 7; 12; 21 4; 7; 12; 21 — —
0,5-2020 2—30 -30 2-20-20 2-10-10 5-20-20 20
ЇТ8К ±3,5 без повернен- ня до нуля Е8К ±2,5 без повернен- ня до нуля Е8К ±6,4 манчес- терський К8К ±6,4 манчес- терський 1’8К ±4 багаточас- тотний (2з7) БТ8К ±1,7 без повернен- ня до нуля
107
Характеристика системи зв’язку АМР8 (США) НСМТ8 (Японія) ХМТ-450 скандинав, країни
• швидкість передачі, кбіт/с • ефективна швидкість передачі інформації (за- лежить від типу повідомлення') 10 0,27 1,2 0,3 0,12—0,18 1,2 0,46
в скандинавських країнах. У NМТ-450 мобільні станції повністю
сумісні з усіма базовими станціями системи незалежно від країни.
Всі рухомі абоненти мають можливість працювати в кожній із
країн, що входять у систему.
Рухомі станції, що використовуються в системі, проходять ти-
пове приймання, а потім купуються абонентами з Данії, Фінляндії,
Норвегії, Швеції, Росії й ін. Система оснащена чотирма типами
абонентських рухомих станцій:
• звичайні рухомі станції;
• рухомі станції із пріоритетом;
• портативні рухомі станції;
• рухомі станції — таксофони.
Принцип роботи рухомої системи радіозв’язку заснований на
взаємодії з фіксованою телефонною мережею загального користу-
вання. До складу мереж рухомого зв’язку входять: М8С — центр
комутації рухомого зв’язку; ВТ8 — базові станції; М8 — рухомі
станції (рис. 8.1).
Система, в основному, призначена для обслуговування назем-
них рухомих абонентів, однак, у деяких випадках може обслугову-
вати також і абонентів морських рухомих служб на невеликих
відстанях від берега. Система забезпечує:
• входження у зв’язок і реєстрацію вартості розмови як з ру-
хомої станції, так і навпаки, в автоматичному режимі;
• можливість організації зв’язку між рухомою станцією й будь-
яким абонентом стаціонарної телефонної мережі або з будь-
якою іншою рухомою станцією, що включена до системи, не-
залежно від країни;
• можливість автоматичного пошуку рухомого абонента в ме-
жах об’єднаних мереж (наприклад, скандинавських країн).
Центр комутації рухомого зв’язку (М8С) забезпечує управління
системою рухомого радіозв’язку і є сполучною ланкою між
108
Закінчення табл. 8.2
ІШТ-900 скандинав, країни С-450 (Німеччина) ТАС8 (Англія) ЕТАС8 (Англія, Лондон) ВТМ8- 101Н (Італія) ВаШосот- 200 (Франція)
1,2 5,28 8 8 — 1,2
0,46 1,82 0,22—0,96 0,22—0,96 близько 0,1 0,46
рухомими станціями й телефонною мережею загального користу-
вання. Кожний М8С обслуговує групу базових станцій, сукупність
яких утворює його зону обслуговування (на рис. 8.1 зони обслуго-
вування позначені ТАЇ і ТА2).
Система спроектована таким чином, що, залежно від значимос-
ті абонентів, може надавати їм деякі переваги в обслуговуванні, на-
приклад, пріоритет виклику, скорочений набір і т. ін.
Канали зв’язку кожної базової станції підрозділяються на
розмовні канали й канали управління (виклику). По каналу керу-
вання передається спеціальний сигнал розпізнавання. По вільних
розмовних каналах транслюється інший сигнал розпізнавання, що
підтверджує, що канал вільний і може бути використаний для ве-
дення переговорів. Всі рухомі станції, що перебувають у зоні дії ба-
зових станцій, постійно працюють на прийом на частоті каналу
Рис. 8.1. Структура стільникової мережі зв’язку стандарту ИМТ-450
109
1200 Гц 1800 Гц 1200 Гц
г\мл
1 0
управління. У випадку, коли всі розмовні канали зайняті, допус-
кається використання каналу управління для ведення розмови.
У системі ММТ для обміну службовою інформацією між М8С,
ВТ8 і М8, крім службових сигналів, що визначають канали управ-
ління й розмовні канали, використовуються сигнали, що визнача-
ють зону обслуговування, країну, у якій перебуває рухомий або-
нент, а також сигнали, що позначають номери каналу. Всі ці
службові сигнали є цифровими й формуються за допомогою швид-
кої частотної маніпуляції РГ8К (РавіРгециепсу 8М/і Кеуіпд).
Приклад сигналу з ГГ8К
подано на рис. 8.2.
Із цього рисунку видно,
що цифровий сигнал, визна-
чений як логічна одиниця,
являє собою один період ко-
Рис. 8.2. Приклад сигналу з ЕЕ8К , _
ливання частотою 1200 1ц,
а сигнал логічного нуля — 1,5 періоди коливання частотою
1800 Гц. Таким чином, можна сказати, що цифровий сигнал пере-
дається по каналу зв’язку зі швидкістю 1200 біт/с.
Системи стільникового зв’язку цього стандарту, крім передачі
мовних повідомлень на місцевому, міжміському й міжнародному
рівнях, дозволяють відправляти телефакси й мати доступ до
різних баз даних (швидкість передачі даних не повинна переви-
щувати 4,8 кбіт/с), а також надають абонентам наступні сервісні
послуги: переадресацію виклику на інший номер; обмеження
виклику (тривалості розмови); конференц-зв’язок трьох абонен-
тів; організацію користувальницьких груп зі скороченим набором
номера й т. ін.
Стандарт ММТ-450 був удосконалений: збільшилася продук-
тивність системи зв’язку; підвищилася якість роботи; зроблений
захист доступу до мережі за допомогою системи ідентифікації або-
нента, що виключила можливість піратського використання каналу
зв’язку. Ця дороблена версія стандарту одержала позначення
ММТ-450І. Основною її особливістю є застосування так званої
88 № 7 (Сигналізація номер 7 по специфікації МККТТ), що дозво-
ляє швидше перемикати абонентські станції на обслуговування
іншою базовою станцією при переміщеннях абонента, виконувати
функції їхньої ідентифікації й знижувати споживання енергії
радіотелефонами.
110
8.2.2. Діапазон робочих частот
Робочі частоти перебувають у двох смугах: 453—457,5 МГц
і 463—467,5 МГц, які використовуються для радіозв’язку між ру-
хомою й базовою станціями й між базовою й рухомою станціями,
відповідно.
Дуплексний рознос каналів прийому й передачі в стандарт
5ІМТ-450 дорівнює 10 МГц. Частотний рознос сусідніх каналів
дорівнює 25(20) кГц.
Оскільки загальне число радіочастот, що є в наявності в системі,
обмежене, то для того щоб збільшити ємність системи зв’язку пере-
дбачається формування малих зон зв’язку («малі комірки»). Як
наслідок, збільшується ймовірність досягнення границі зони обслу-
говування базової станції сигналом з іншої ВТ8, що керована тим
же радіотелефонним комутатором. Більш того, вихідна потуж-
ність передавачів всіх рухомих станцій автоматично зменшується
по команді радіотелефонного комутатора, коли станція входить
у зону «малої комірки».
Та ж процедура зменшення потужності використовується для
того, щоб зменшити завади у випадку, коли рухомі станції перебу-
вають близько від базових станцій зі звичайними зонами обслуго-
вування.
8.2.3. Організація з’єднань і принципи адресації абонентів
У системі стільникового рухомого зв’язку стандарту ИМТ
виклик всіх типів рухомих станцій здійснюється одночасно всіма
базовими станціями, розташованими в зоні зв’язку. Коли рухома
станція приймає сигнал виклику, що містить її розпізнавальний
номер (номер радіотелефону), вона відповідає сигналом підтверд-
ження на відповідній частоті каналу управління. Після цього М8С
передає канал зв’язку тій базовій станції, у зоні якої виявився або-
нент [7, 23, 24].
Для організації всіх з’єднань у системі стільникового зв’язку
використовується спеціальна схема адресації, що виконує такі зав-
дання:
• дає можливість визивному абоненту інформувати телефонну
мережу про номер рухомої станції, що викликається;
• служить для передачі інформації в телефонну мережу;
• дає можливість рухомій станції відповідати на виклик М8С;
• пізнає в М8С визивну станцію.
111
У всіх країнах рухомі абоненти радіотелефонної мережі
ідентифікуються номером 2Х-ІХ2Х3Х4Х^Х6Х7, що є присутнім
у всіх напрямках:
• М8С-М8С;
• М8С-М8;
• М8С-ВТ8.
Цифра % використовується тільки усередині самої системи, а не
набирається визивним абонентом. Під час виклику рухомого або-
нента ця цифра додається до номера абонента тим радіотелефон-
ним комутатором, у зоні обслуговування якого він перебуває.
Під час передачі від рухомого абонента цифра 2 автоматично
формується його станцією.
Крім того, формується ще код доступу, що складається із пре-
фікса Р (0 або 9) і двох цифр Л/1М2, а при організації міжнародного
виклику замість коду доступу — код країни, після чого службова
інформація посилається в ефір.
Службова інформація в системі ММТ передається в 64-розряд-
ному пакеті й розташовується в середині повного робочого кадру.
Кожен такий пакет містить п’ять полів (рис. 8.3):
• номер каналу по якому передається дане повідом-
лення;
• префікс Р, що характеризує тип кадру;
• номер району обслуговування Де розташована базова
станція з номером каналу
• номер рухомої станції Хг—Х7;
• інформаційне поле.
Рис. 8.3. Структура робочого кадру стандарту N141
112
Під час передачі в напрямку М8С-М8 інформаційне поле
містить 12 бітів. У напрямку М8-М8С номер району обслуговування
У1У2 не передається, інформаційне поле містить 20 бітів. У системі
]\ГМТ в якості керуючого може використовуватися будь-який із
розмовних радіоканалів, що, на думку фахівців, підвищує ефек-
тивність управління стільниковою системою зв’язку.
Одною з основних вимог є те, щоб система дозволяла викликати
абонента, що переміщається, тобто абонента, що перебуває в іншій
зоні зв’язку. Ця вимога робить необхідним введення в М8С регіст-
ра положення абонентів для того, щоб можна було відслідковувати
шлях своїх абонентів. Коли рухома станція переміщається з однієї
зони зв’язку в іншу, вона автоматично посилає на М8С, що контро-
лює нову зону зв’язку, сигнал про зміну місця розташування. Від
нового М8С інформація про зміну адреси рухомої станції пере-
дається по телефонній мережі або по мережі передачі даних на
М8С, де зареєстрований абонент. Передача даних між рухомою
станцією й М8С, у зону дії якого вона в’їжджає, звичайно не вима-
гає яких-небудь дій рухомого абонента.
У регістрі, в який внесена рухома станція на своєму М8С, ро-
биться виправлення й всі виклики цього рухомого абонента пере-
адресовуються в зону дії нового М8С. Рухома станція обладнана се-
лектором країни, що перешкоджає перериву зв’язку у випадку
роботи з базовими станціями, відмінними від базових станцій
даної країни.
Одним з основних завдань при побудові систем стільникового
зв’язку (ССЗ) є розробка системи керування [ЗО]. Структурно ССЗ
можуть бути побудовані по радіальному або радіально-вузловому
принципу (у цьому випадку використовується централізоване
управління), а також можуть мати розподілене управління.
По радіальному принципу побудовані ССЗ із невеликим числом
ВТ8, наприклад, ССЗ АМР8 (СІЛА) і ТАС8 (Великобританія). У та-
ких системах кожна ВТ8 безпосередньо з’єднується з М8С, що має
вихід на телефонну мережу загального користування. По радіаль-
но-вузловому принципу побудовані ССЗ, що охоплюють більшу
територію обслуговування з більшим числом абонентів, наприк-
лад, системи ІЧТТ (Японія) і МАТ8Е (Франція). У цих системах ВТ8
безпосередньо з’єднані зі станціями управління (СУ), які, у свою
чергу, підключені до М8С провідними лініями зв’язку. При такій
побудові СУ встановлює з’єднання, контролює якість прийнятої
інформації, перемикає канали М8 в іншу зону, виділяє вільні
розмовні радіоканали, передає відомості про зроблені операції на
113
М8С, що фіксує отриману від СУ інформацію й може виконати
перекомутацію М8 у зону дії іншого М8С.
У більшості сучасних ССЗ передача сигналів управління від
М8С на М8 (транзитом через ВТ8) провадиться по каналах управ-
ління (КУ). Для організації КУ в деяких ССЗ використовуються
робочі канали (РК). Розрізняють прямий і зворотний канали
управління (ПКУ й ЗКУ). По ПКУ абонент М8 сповіщається
вхідним викликом, а по ЗКУ від М8 передається вихідний виклик
і інша службова інформація між М8С і М8. На ділянці М8С-ВТ8 ка-
нали керування організуються по кабельних або радіорелейних
лініях, а на ділянці ВТ8-М8 по радіолініях.
Як правило, один канал управління виділяється на групу роз-
мовних каналів. Загальне число КУ різне в різних системах.
Для забезпечення високої вірогідності прийому сигналів управ-
ління в сучасних ССЗ використовуються практично всі відомі
методи: використання зворотного зв’язку (33) між передавальною
й приймальною станціями; використання кодів, що виправляють
помилки; використання кодів, що виявляють помилки; викори-
стання циклічного й манчестерського кодів. Крім того, використо-
вується багаторазове (від 5 до 11 разів) повторення переданої
інформації з вибіркою на прийомній стороні по мажоритарній логі-
ці (ухвалення рішення по більшості збігів прийнятих сигналів).
Встановлення вхідного виклику
Протокол встановлення вхідного виклику в системі ИМТ пока-
зано на рис. 8.4.
У вихідному стані М8 налаштована на викличний канал з мак-
симальним рівнем сигналу. Виклик у бік М8 посилається від М8С
через всі ВТ8, які відносяться до так званої зони виклику, де розта-
шована М8 у цей момент часу. Отримавши сигнал виклику, рухома
станція по зворотному КУ передає підтвердження, що надходить
на М8С. Одержавши підтвердження, на М8С виділяється розмов-
ний радіоканал (РК), номер якого повідомляється по КУ на М8,
після чого КУ звільняється.
Далі здійснюється контроль установленого розмовного тракту
М8-М8С на правильність виконаних операцій. При цьому по запи-
ту М8С від М8 передається раніше прийнятий номер РК, що пере-
віряється на відповідність. У випадку відсутності помилок М8С
передає виконавчу команду виклику «включити дзвінок». Вхід-
ний виклик завершується остаточним підключенням розмовного
114
Рис. 8.4. Протокол встановлення вхідного виклику в системі ММТ
тракту й включенням на ВТ8 тонального сигналу 4 кГн (позасмуго-
ва модуляція в РК) для безперервного контролю якості передачі.
Встановлення вихідного виклику
Вихідний виклик від М8 призначений як для абонента теле-
фонної мережі загального користування (ТФЗК) так і абонента
ССЗ. Для встановлення вихідного з’єднання на М8 набирається но-
мер абонента, що викликається. Цей номер передається на ВТ8
і далі транслюється на М8С по каналу передачі даних. Після ана-
лізу інформації й виділення вільного РК у діючих ССЗ організу-
ється тест для контролю стану каналів, установлюється з’єднання
й у бік абонента, що викликається, посилає виклик. Після від-
повіді абонента підключається тракт. Протокол установлення
вихідного виклику представлено на рис. 8.5.
У системі ММТ у вихідному стані М8 настроюється на частоту
КУ, у якості якого використовується один з розмовних радіо-
каналів. Абонент М8 набирає номер, що переписується
115
М8С
Виклик («канал зайнятий») Виклик («канал зайнятий»)
Підтвердження прийняття сигналу «канал зайнятий»
Підтвердження прийняття сигналу «канал зайнятий»
Підтвердження «канал зайнятий»
Підтвердження «канал зайнятий»
Готовність прийняти номер абонента Готовність прийняти номер абонента
Номер абонента Номер абонента
Підтвердження номера абонента Підтвердження номера абонента
Розмова
Контроль якості зв’язку Відбій Звільнення РК
Рис. 8.5. Протокол встановлення вихідного виклику
в запам’ятовувальний пристрій (ЗП) його станції, і натискає кнопку
«передача». Після цього станція знаходить один з вільних розмов-
них каналів, займає його й по ньому передає сигнал «канал зайня-
тий» . З боку центра М8С виробляється підтвердження прийняття
цього сигналу, у відповідь на який рухома станція видає своє
підтвердження. При одержанні цього підтвердження апаратура
М8С передає на М8 сигнал готовності до прийому номера абонента.
Із ЗП рухомої станції по розмовному радіоканалу транслюється но-
мер викликуваного абонента, і після підтвердження прийому но-
мера центром комутації М8С провідна телефонна пара стикується
з радіотрактом. Відповідь викликуваного абонента служить під-
ставою для М8С по формуванню розмовного тракту й включенню
116
на ВТ8 тонального сигналу частотою 4 кГц для контролю якості
передачі в процесі розмови.
Таким чином, обмін сигналами в системі стандарту ММТ ведеться
по розмовних радіоканалах, система працює із взаємним багатора-
зовим підтвердженням прийому кожного сигналу, що забезпечує
високу надійність зв’язку.
Протокол обміну повідомленнями
в режимі естафетної передачі
Як ми вже відзначали, однією з основних проблем при розробці
ССЗ є забезпечення безперервного зв’язку протягом сеансу пере-
дачі під час пересування М8 по території обслуговування. Прин-
цип цієї операції, названою «естафетною передачею» (скіп) М8
у системі КМТ, полягає в наступному.
Для оцінки якості передачі у встановленому розмовному тракті
по розмовному каналу безупинно передається пілот-сигнал для
постійного вимірювання відношення сигнал/завада за потужністю
(/2. Якщо величина#2 приймає значення нижче встановленого гра-
ничного рівня, то починається процедура естафетної передачі.
Зниження потужності прийнятого корисного сигналу може
відбуватися як при виході М8 із зони дії ВТ8, так і при переміщенні
рухомого абонента в зону із тривалими завмираннями сигналів.
У діючих системах при погіршенні якості передачі від М8С на ВТ8
надходить команда виміряти величину у РК. Вимірюють цю
величину в спеціальних приймачах, які можна настроїти на частоту
будь-якого радіоканалу системи. Оцінюючи отримані від ВТ8
результати вимірювань, М8С вибирає зону з максимальним відно-
шенням сигнал/завада й перемикає М8 на новий радіоканал.
Протокол обміну повідомлень у режимі естафетної передачі
в системі ММТ показано на рис. 8.6. У цій системі контроль за
якістю мови ведеться по тональному пілот-сигналу із частотою
4 кГц, що методом позасмугової модуляції вводиться в розмовний
тракт на ВТ81, випромінюється разом з мовним сигналом у бік М8
і ретранслюється нею назад.
При зниженні <72 нижче граничного значення М8С видає на базо-
ві станції команду зробити вимірювання відношення сигнал/завада
із зазначенням номера радіоканалу, наприклад, РК1. Для цих цілей
всі ВТ8 мають багатоканальні приймачі-монітори. За результата-
ми вимірювань М8С вибирає ВТ8 з максимальним значенням <у2
(наприклад, ВТ82) і на М8 передається номер нового радіоканалу
РК2, по якому М8 і М8С взаємодіють сигналами «передача —
117
РК1
І ВІК РК2 1— М8 \ВТ82 Частота 4 кГц
Номер РК2
Підтвердження
Підтвердження
Розмова 2>
118
8.2.4. Визначення місця розташування абонентської станції
Особливість комутаційних станцій ССЗ у порівнянні зі станці-
ями телефонної мережі загального користування обумовлена тим,
що абоненти перебувають у русі й можуть переміститися в зону
обслуговування будь-якої ВТ8. Тому для встановлення з’єднання
з рухомими М8 необхідно мати інформацію про місце розташування
абонента.
Для цього в ССЗ введена процедура реєстрації місця розташування
рухомих М8. Відповідно до Рекомендацій МККТТ на 1986—1988 рр.,
координати М8 повинні визначатися з точністю до зони або до групи
зон. Реєстрація місця розташування повинна бути організована так,
щоб забезпечувалася своєчасна зміна даних про місце розташування
М8 і максимально полегшувався пошук М8 у випадку зміни зони об-
слуговування. Рекомендований МККТТ алгоритм реєстрації
місця розташування М8 показано на рис. 8.7.
Абонентська станція починає процедуру встановлення місця
розташування тільки в тому випадку, якщо послідовність, що
визначає зону обслуговування, яка записана в пам’яті М8, не збіга-
ється із тільки-но надісланою. Реєстрація місця розташування
вважається завершеною, якщо отримано підтвердження від М8С.
Результати реєстрації місця розташування М8 надходять у спеці-
альний регістр для запису місця розташування.
У ССЗ великої ємності, що охоплює велику територію, діють
декілька М8С. Кожен абонент зареєстрований на конкретному
М8С. Всі необхідні дані про М8 записані в регістр місця розташу-
вання цього конкретного М8С. Якщо М8 переїжджає в зону обслу-
говування іншого М8С (візитного), то дані про місце розташування
М8 записуються в регістр місця розташування нового М8С
і зберігаються в ньому доти, доки М8 не покине зону обслуговуван-
ня візитного М8С, що до цього моменту буде стежити за всіма пере-
сувними М8 і інформувати про їх адресний М8С. Візитний М8С на-
дає абонентові всі необхідні види з’єднань. У процесі встановлення
з’єднання візитному М8С може знадобитися додаткова інформа-
ція, що зберігається тільки в адресному М8С. По запиту візитного
М8С адресний М8С передає необхідну інформацію.
8.3. Стільникова система зв’язку стандарту АМР$
8.3.1. Принципи побудови й загальні характеристики
Система стільникового зв’язку стандарту АМР8 була вперше
уведена в експлуатацію в США в 1979 р. Система працює в діа-
пазоні 825—890 МГц і має 666 дуплексних каналів при ширині
119
Рис. 8.7. Алгоритм реєстрації місця розташування,
що рекомендується МККТТ
120
смуги частот кожного каналу ЗО кГц. Потужність передавача базо-
вої станції становить 45 Вт, автомобільної рухомої станції — 12 Вт,
переносного апарата — 1 Вт. У стандарті використаний ряд оригі-
нальних технічних рішень, спрямованих на забезпечення якісного
зв’язку при мінімальній вартості обладнання. На основі цього
стандарту були розроблені дві його модифікації: аналогова М-АМР8
(Кагготе-Ьагісі АМР8 — вузькосмуговий АМР8) і цифрова П-АМР8
(Пщііаі АМР8 — цифровий АМР8). Обидва ці варіанти були
створені, у першу чергу, для розміщення у виділеній смузі частот
великої кількості розмовних каналів. В КГ-АМР8 це досягається
використанням більш вузьких смуг частот каналів, а в П-АМР8 —
використанням часового розподілу каналів.
У системі стільникового зв’язку стандарту АМР8 застосовуються
базові станції з антенами, що мають ширину діаграми спрямо-
ваності 120°, які встановлюються в трьох кутах стільника. При
цьому кожен стільник обслуговують три ВТ8 (рис. 8.8).
У порівнянні зі ССЗ стандарту ММТ для такої ж території
в даній мережі потрібно значно більше ВТ8, але надійність зв’язку
краща й практично неможливі «мертві» зони. ВТ8 підключені до
центрів комутації за допомогою провідних ліній зв’язку, по яких
передаються мовні сигнали й службова інформація. Довжина ке-
руючого повідомлення, переданого абонентові, становить 463 біти.
Рис. 8.8. Особливості ССЗ стандарту АМР8
121
АМР8 належить до мереж першого покоління, тобто використо-
вує аналоговий (без цифрового кодування) тип передачі голосу.
В АМР8 використовується метод ГПМА (Ггедиепсу Біуієіоп
Миіііріе Ассезз) — багатостанційний доступ із частотним розпо-
ділом. Частотний ресурс ділиться на дві половини: А-діапазон
і В-діапазон.
В А-діапазоні рухома станція передає на частотах 825—835,
а приймає на 870—880 МГц. В В-діапазоні передача здійснюється
на частотах 835—845 МГц, а прийом — на частотах 880-890 МГц.
Частотні смуги «нарізуються» на канали (один канал займає
ЗО кГц) — кожен діапазон складається з 21 каналу управління1
й 312 каналів передачі мови. Загальна ж кількість каналів в АМР8
дорівнює 666 (624 голосових і 42 керуючих).
Із загальної кількості 96—144 розмовних каналів (РК), що мо-
же мати одна ВТ8, кожному із секторів призначені 32—38 РК, то-
му кожному стільнику також доступні всі 96—144 РК. Крім РК, на
ділянках М8-ВТ8-М8С існують виділені канали управління (КУ),
для яких напрямки передачі (від М8С до М8) і прийому (від М8 до
М8С) розглядаються відповідно як прямі (ПКУ) і зворотні (ЗКУ)
канали управління. У сукупності система має 21 дуплексний канал
управління. По каналу ПКУ абонентська станція сповіщається про
вхідні виклики, а ЗКУ використовуються для вихідних викликів
і службових сигналів.
У системі використовується принцип рознесеного в просторі
й частоті прийому повідомлень, тому базові станції містять по дві
антени й відповідні смугові фільтри. Приймач ВТ8 — двоканаль-
ний, з подвійним перетворенням частоти в кожному каналі. Блок
контролю виконує функції діагностики стану станції.
Для ухвалення рішення про перемикання каналів у системі
здійснюється періодичний контроль якості кожного з них шляхом
вимірювання інтенсивності прийнятого контрольного сигналу
(напруженості поля) за допомогою спеціального приймача.
Інформація про рівень цього сигналу в контрольованому каналі пе-
редається в центр комутації рухомого зв’язку, де провадиться
порівняння прийнятої інформації з аналогічними даними сусідніх
базових станцій і, якщо буде потреба, приймається рішення про
перемикання абонента на іншу базову станцію або інший канал.
Спрощену структурну схему системи мобільного зв’язку стандар-
ту АМР8 наведено нарис. 8.9 [11,12]. У якості М8С застосовується
цифрова система комутації одного з типів Е88 (наприклад, 5Е88),
що централізовано керує стільниковою мережею й установлює на
122
Рис. 8.9. Структурна схема ССЗ стандарту АМР8
ній всі з’єднання. Узагальнено такий М8С складається з модулів:
комутації (КМ), управління й технічної експлуатації (МУЕ), ліній-
ного доступу (МЛД) і доступу до ВТ8 (МДВТ8).
Модуль доступу до ВТ8 містить інтерфейси розмовних (ІРК)
і керуючих (ІКУ) каналів. Кожна ВТ8 обладнується приймачами
(Пр) і передавачами (Пер) індивідуальних радіоканалів, а також
спільними для них: пристроєм управління й дистанційного кон-
тролю РК (ПУКК), обладнанням передачі даних (ОПД) з контроле-
ром (К) прямих і зворотних керуючих каналів і блоком контролю
(БКн).
Рухома станція складається із трьох блоків: приймача-переда-
вача (Пр/Пер) із синтезатором частоти на 666 каналів, блоків
управління (БУ) і логіки (БЛ), антенного розгалужувана (АР).
8.3.2. Організація каналів управління
У системі використовуються два типи каналів управління: пря-
мий і зворотний [14]. У пасивному стані приймач М8 настроєний на
ПКУ з максимальним рівнем контрольного сигналу. Інформація із
прямого каналу управління в напрямку від базової станції до
рухомої передається зі швидкістю 8 кбіт/с безперервним потоком,
іцо, при відсутності інформації для останньої, містить лише кон-
трольний текст. Це є необхідною умовою функціонування системи,
тому що у вільному стані приймальний пристрій рухомої станції
сканує канали управління, вибираючи канал з найбільш високим
рівнем контрольного сигналу. Для передачі службової інформації
в каналах управління використовуються повідомлення стандарт-
них форматів. Формати кадрів наведено на рис. 8.10. Він містить:
123
ТСх КСх СІ А1 В1 А2 В2 АЗ ВЗ А4 В4 А5 В5
1 10 11 15 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
а
ТСх КСх СІ Слово 1 (5 разів) Слово 2 (5 разів) Слово 3 (5 разів) Слово 4 (5 разів) Слово 5 (5 разів)
ЗО 11 7 240 240 240 240 240
б
Рис. 8.10. Формати сигнальних кадрів: а — кадр ПКУ; б — кадр ЗКУ
біт початку кадру; біти тактової (ТСх) і кадрової (КСх) синхро-
нізації; службової інформації (СІ); слова А і В даних відповідно для
парних і непарних каналів радіотелефону.
Розряди, що відображають стан зворотного каналу (вільно/зай-
нято), завжди розташовуються на тих самих позиціях переданого
повідомлення, для того щоб спростити їхнє виділення із загально-
го потоку інформації. Об’єднання двох потоків інформації (слова А
і слова В) зменшує часовий проміжок, відведений для синхроні-
зуючої послідовності.
Ймовірність правильного прийому інформації забезпечується
п’ятиразовим її повторенням, що особливо ефективно в каналах,
де мають місце завмирання або інтерференція. Для зниження
ймовірності помилок інформаційні слова кодуються й поєднують-
ся з перевірочними бітами. У сукупності слово містить 40 бітів —
28 інформаційних і 12 для коректування помилок.
Приймач радіотелефону накопичує повторювані слова й ухва-
лює рішення щодо мажоритарного принципу (три з п’яти). Кадр
зворотного керуючого каналу має 1248 бітів, а кожне кодове слово
має 48 бітів (36 інформаційних і 12 коригувальних). Передаються
біти в радіоканал з використанням двохфазного (манчестерського)
коду, а всі повідомлення кодуються вкороченим кодом БЧХ.
У кожному стільнику мережі стандарту АМР8 використовують
один із трьох тональних сигналів БАТ (Бирегуіеогу Аисііо Топе —
контрольний звуковий сигнал) (БАТІ — 5970 Гц, 8АТ2 — 6000 Гц
і 8АТЗ — 6030 Гц). Іноді їх ще називають «код кольору» (соїог
сосіе). БАТ постійно передається разом з мовою в обох напрямках
(абонент не чує БАТ завдяки системі фільтрації). БАТ використо-
вується для контролю виконання команд і якості зв’язку в розмов-
ному каналі.
124
8.3.3. Встановлення вихідного виклику
Вихідний від мобільного абонента виклик може бути призначе-
ний як для абонента телефонної мережі загального користування,
так і для іншого мобільного абонента системи стільникового
зв’язку. Для здійснення вихідного виклику абонент набирає на
радіотелефоні номер викликуваного абонента; цей номер пере-
дається на базову станцію й далі транслюється в центр комутації по
каналу передачі даних. Після аналізу інформації й виділення віль-
ного розмовного каналу в діючих системах стільникового зв’язку
організується тестування стану каналів, установлюється з’єднан-
ня й убік викликуваного абонента посилається виклик. При від-
повіді абонента Б проключається весь розмовний тракт.
Протокол процедури встановлення вихідного виклику наведено
на рис. 8.11 [11,14]. Часову діаграму сигнального обміну процеду-
ри встановлення вихідного виклику наведено на рис. 8.12.
ВТ8
М8С
М8 А займає ОКУ. Передача власного
номера і номера викличного абонента Б
Номер М8 А і абонента Б
Передача в ПКУ номера РК
і номера сигналу 8АТ
Команда «Передати в ПКУ
номер РК і номер сигналу 8АТ»
Звільнення ПКУ
Звільнення ПКУ
Підтвердження зайняття РК
і передача сигналу 8АТ
Підтвердження зайняття РК
Перевірка розмовного тракту
Тональний сигнал «Контроль посилання виклику»
Розмова
Відбій М8А
Звільнення РК
Рис. 8.11. Протокол встановлення вихідного з’єднання
125
ПКУ
ОКУ
Канал активізовано
Стан РК ----------------------------1---------------------і
Рис. 8.12. Діаграма сигнального обміну для вихідного виклику
У системах стільникового зв’язку стандарту АМР8 управління
при вихідному виклику засноване на застосуванні сигналів 8АТ.
Дії мобільного абонента при встановленні вихідного виклику не
відрізняються від аналогічних дій для ССЗ стандарту ИМТ — або-
нент набирає на клавіатурі радіотелефону необхідний номер і натис-
кає кнопку «передача». Тоді М8 за допомогою мітки «вільно/зай-
нято», що знаходиться в полі СІ кадру ПКУ (рис. 8.10), перевіряє
стан зворотного керуючого каналу на зайнятість і, якщо доступ
можливий, займає ОКУ й посилає на ВТ8 кадр виклику із власним
номером і з номером викликуваного абонента Б. ВТ8 транслює це
сигнальне повідомлення на М8С (каналом даних до ІКУ на
рис. 8.9), де здійснюється перевірка на санкціонований доступ
викликаючого абонента до даної мережі. При позитивних резуль-
татах перевірки М8С на час рівний 1—4 мс задає в поле СІ кадру
ПКУ стан ОКУ «зайнято». М8С, виділяючи за цей час вільний роз-
мовний канал і спеціальний контрольний сигнал 8АТ, посилає їхні
номери до ВТ8. ВТ у свою чергу, транслює їхнім каналом ПКУ до
М8 абонента А. Радіотелефон абонента А настроюється на зазначе-
ний дуплексний РК, приймає із прямого каналу виділений 8АТ
і передає його по ОКУ до ВТ8 і М8С. Одночасно М8С установлює
з’єднання убік абонента Б, далі забезпечує посилку необхідних то-
нальних сигналів, тарифікацію виклику й т. п.
Розпізнавання заданого сигналу на М8, ВТ8 і М8С свідчить про
готовність розмовного тракту між М8 і М8С. Сигнал 8АТ поси-
лається в обох напрямках розмовного каналу під час його зай-
нятості. У випадку переривання сигналу М8 включає таймер, і якщо
сигнал 8АТ не відновляється протягом визначеного часу, то сеанс
зв’язку переривається й М8 настроюється на частоту ПКУ. Крім
126
цього сигнал ВАТ використовується в процедурі естафетної пере-
дачі аналогічно «пілот-сигналу» 4000 Гц у системі ММТ.
8.3.4. Встановлення вхідного виклику
Процедура встановлення вхідного виклику в системах стандар-
ту АМР8 виконується таким способом (рис. 8.13) [11].
Якщо в центр комутації рухомого зв’язку надходить заявка на
встановлення зв’язку з рухомим абонентом від абонента теле-
фонної мережі загального користування або від іншого рухомого
абонента, то М8С по каналу передачі даних дає команду викликати
Номер М8 Б каналом даних до ВТ8 (підтвердження прийому виклику) Передача в ОКУ номера М8 Б (підтвердження прийому виклику)
Номер РК каналом даних до ВТ8 Номер РК каналом ПКУ
Номер РК і 8АТ каналом РК Номер РК і 8АТ каналом РК
Підтвердження зайняття РК Передача сигнала 8АТ в РК
Команда по РК «Увімкнути тональний сигнал виклику»
Команда по РК «Увімкнути тональний сигнал виклику»
Відповідь М8 Б по РК
Відповідь М8 Б по РК
Розмова
Звільнення РК Відбій М8 Б, припинення передачі 8АТ в РК
Рис. 8.13. Протокол встановлення вхідного виклику
127
необхідного рухомого абонента всім базовим станціям, що перебу-
вають у зоні обслуговування. Цей виклик по каналу управління
транслюється на рухому станцію, що, одержавши його, перевіряє
можливість доступу у зворотний канал управління за допомогою
мітки «вільно/зайнято», наявної в прийнятому повідомленні.
Якщо зворотний канал управління вільний, то абонентська
станція видає в центр комутації рухомого зв’язку через базову
станцію підтверджувальне повідомлення, що містить особистий
номер рухомого абонента.
Центр комутації, прийнявши це повідомлення, аналізує інфор-
мацію, що надійшла, визначає номер базової станції, що обслуго-
вує в цей момент викликуваного абонента, і, тим самим, визначає
його місцерозташування. Потім М8С вибирає вільний розмовний
канал на даній базовій станції й займає його, указуючи в інфор-
маційній частині каналу управління, що цей канал « зайнятий».
Процедура встановлення вхідного виклику відбувається протя-
гом 1—4 мс, що зовсім не помітно для абонента. Реалізація такої
процедури дозволяє знизити до мінімуму ймовірність конфліктної
ситуації при зайнятті каналу управління декількома абонентами
одночасно.
Після виконання процедури встановлення вільного каналу
зв’язку і його зайняття із центра комутації по розмовному каналу
посилається повторний виклик на базову станцію із зазначенням
номера виділеного радіоканалу й номера сигналу 8АТ, що
необхідний для контролю за виконанням команд і якістю зв’язку
в розмовному каналі.
Одержавши інформацію від центра комутації, абонентська
станція перебудовується на частоту вільного розмовного каналу
й по ньому ретранслює виділений сигнал 8АТ. При його розпізна-
ванні на базовій станції приймається рішення про готовність дуп-
лексного радіоканалу «базова станція — абонент», про що пові-
домляється в центр комутації відповідним сигналом.
Далі здійснюється комутація наземної телефонної лінії між
центром М8С і базовою станцією й радіоканалу — між станцією
ВТ8 і рухомою станцією, що відповідною командою приводиться
до готовності.
Якщо абонент вільний, то від нього по призначеному розмовному
каналу на базову станцію передається тональний сигнал 8Т
(8і£па11іп£ Топе) частотою 8 кГц, що переривається при знятті
трубки абонентського апарата. По сигналу 8Т базова станція пові-
домляє в центр комутації про готовність абонентського термінала,
і центр М8С посилає абоненту сигнал виклику (дзвінок).
128
При перериванні сигналу 8Т центр комутації підключає весь
розмовний тракт, передає в канал сигнал ВАТ і стежить за резуль-
татами контролю якості зв’язку. Після завершення розмови від
абонентського термінала передається сигнал ВТ і сигнал про пере-
будову на частоту прямого каналу управління, тому базова станція
повідомляє в центр комутації про закінчення сеансу зв’язку, після
чого комутаційне обладнання звільняється.
Сигнал 8АТ постійно передається в каналі зв’язку під час роз-
мови. У тому випадку, якщо виявлено переривання цього сигналу,
абонентська станція включає таймер і, якщо сигнал 8АТ не буде
виявлений після закінчення визначеного часу, перемикається на
частоту прямого каналу управління. На цьому сеанс зв’язку закін-
чується.
Протокол і діаграму сигнального обміну для процедури вста-
новлення вхідного виклику наведено на рис. 8.13 і 8.14 відповідно.
Контроль Відповідь
Стан РК —--------------------------------—------------------------------► і
Рис. 8.14. Діаграма сигнального обміну для вхідного виклику
8.3.5. Організація естафетної передачі абонента
У системах стандарту АМР8 протокол обміну повідомленнями
в режимі естафетної передачі абонента подібний до протоколу сис-
теми стандарту ИМТ і відрізняється лише тим, що контроль за
якістю передачі ведеться за допомогою сигналу ВАТ. У процесі
естафетної передачі абонента від однієї базової станції до іншої
апаратура рухомого абонента повідомляється про номер одного із
трьох сигналів ВАТ спеціальним повідомленням.
Діаграму сигнального обміну для естафетної передачі М8 наве-
дено нарис. 8.15, протокол обміну повідомленнями — на рис. 8.16.
При наближенні рухомої станції до границі стільника рівень
контрольного сигналу зменшується. Тому базова станція ВТ81
може видати в центр комутації сигнал «погіршення якості», по
129
Від ВІВ
доМ8С
ВідМ8С
доВТ8
СтанРКІ
СтанРК2
Погіршення якості Вимірювання
Запити
вимірювань
Перемкнути канал
ппп___________________
Активізовано
Деактивізовано
і'
і
і
Деактивізовано
Активізовано
і-
Рис. 8.15. Діаграма сигнального обміну естафетної передачі М8
Рис. 8.16. ротокол обміну повідомленнями в режимі естафетної
передачі М8
130
якому центр комутації ідентифікує шість найближчих до абонента
базових станцій і дає їм команду виміряти рівень сигналу 8АТ1
у радіоканалі. Центр комутації порівнює отримані результати
й вибирає нову комірку з більш високим рівнем контрольного сиг-
налу, наприклад, комірку 2, у базову станцію якої передається
номер нового розмовного каналу й номер 8АТ2. Це повідомлення
транслюється на рухому станцію в розмовному каналі, по якому
ведеться сеанс зв’язку. Підтвердженням одержання інформації
є короткочасне (на 50 мс) переривання сигналу 8АТ2, зафіксу-
вавши яке ВТ81 посилає сигнал виконання в центр комутації.
У новому розмовному каналі абонентський термінал передає
в центр комутації сигнал готовності, останній робить відповідну
перекомутацію каналів, звільняючи базову станцію ВТ81, і під-
ключає новий розмовний тракт. Контроль за якістю передачі
ведеться по сигналу 8АТ2, дискретна інформація передається
в розмовному каналі методом бланкування, при якому мовні сиг-
нали перериваються. Вся процедура естафетної передачі займає
близько 250 мс, тому для абонента момент перемикання непо-
мітний.
8.4. Система стільникового рухомого зв’язку стандарту ТАС5
8.4.1. Принципи побудови й склад обладнання
Системи стільникового рухомого зв’язку стандарту ТАС8
(Великобританія) будуються по радіальному принципу з викори-
станням невеликого числа базових станцій. У таких системах кожна
базова станція безпосередньо з’єднується із центром комутації
(центральною станцією), що має вихід у телефонну мережу загаль-
ного користування.
Перша система цього стандарту була введена в експлуатацію
У Великобританії (Лондон) у січні 1985 р. Великобританія стала
четвертим регіоном миру, у якому почали експлуатувати системи
стільникового рухомого зв’язку. Саме тому досвід експлуатації
англійської стільникової системи зв’язку стандарту ТАС8 привер-
нув особливу увагу фахівців. У впровадженні цих систем у Велико-
британії беруть участь дві фірми Сеііпеі і Касаі-Уосіаіопе.
За принципом побудови, сполучення між станціями й органі-
зації управління система стільникового рухомого зв’язку стандарту
ЇАС8 майже цілком ідентична системі стандарту АМР8, розгля-
нутій вище. Відмінність в основному складається в ширині каналів
1 піковій девіації частоти: у системі стандарту АМР8 ширина
131
каналу дорівнює ЗО кГц, пікова девіація частоти 12 кГц, а в системі
ТАС8 — 25 і 9,5 кГц відповідно.
У розглянутій системі використовується 1000 дуплексних
каналів, з яких 956 є розмовними, а інші утворять дві групи па
21 каналу, які використовуються як канали управління. У розмовних
каналах для передачі інформації використовується вузькосмугова;
частотна модуляція. У каналах, які використовуються для пере-
дачі даних, застосовується двійкова частотна маніпуляція. Пара*
метри сигналів наведено в табл. 8.3.
У сільській місцевості радіуси комірок досягають ЗО км, у місті?
ж вони можуть зменшитися до 200 м внаслідок поганої якості^
прийому сигналу. У системах цього стандарту звичайно викори*;
стовуються ненаправлені антени. Коефіцієнт повторення частот ($
при цьому дорівнює 7. ;;
Таблиця 8.3
Девіація частоти в системах стандарту ТАС8
Вид сигналу Вид модуляції Девіація частоти, кГц .і
Мовний Тональний Сигнал даних Частотна модуляція Двійкова частотна маніпуляція Двійкова частотна маніпуляція 9,5 ; +1,7(«1»)-1,7(«0») і +6,4(«1»)-6,4(«0»)
Система стандарту ТАС8 передбачає автоматичне регулювання,
потужності передавальних пристроїв: для автомобільної абонент-
ської станції на 32 дБ, для портативної — на 20 дБ.
Контрольні тональні сигнали служать для організації дуплекс-
ного каналу зв’язку між базовою й абонентською станціями^
Коефіцієнт повторення цих сигналів Супр = 7 х 3 = 21, причому дл^
передачі використовуються частоти 5970, 6000, 6030 Гц. Сигнал
частотою 800 Гц є сигналом відгуку і передається тільки абонент-,
ською станцією.
8.4.2. Принципи організації каналів управління
У системах стільникового зв’язку стандарту ТАС8 використовуй
ються, яків розглянутому вище стандарті АМР8, два типи каналів
управління — прямий і зворотний. !
Інформація із прямого каналу (у напрямку від базової станції ДО
рухомого абонента) передається зі швидкістю 8 кбіт/с безперої
рвним потоком, що при відсутності інформації для абонентці
містить лише контрольний текст. Також яків стандарті АМР8
є необхідною умовою для правильної роботи системи, тому ЩО
в режимі чергового прийому абонентські станції сканують
132 ?
допомогою своїх приймальних пристроїв тільки канали управ-
ління, вибираючи канал з найбільш високим рівнем сигналу. На
рис. 8.17 представлено стандартні формати, що використовуються
в прямому каналі управління для передачі наступних повідом-
лень:
• про стан відповідного зворотного каналу управління (вільно/
зайнято);
• інформаційні дані (слова А) для парних номерів в абонентсь-
ких терміналах;
• інформаційні дані (слова В) для непарних номерів абонентсь-
ких терміналів.
Перше Перше Друге Друге
ТС КС слово А слово В слово А слово В
1 10 11 40 40 40 40
П’яте П’яте
слово А слово В ТС
Перше Друге П’яте
слово слово слово
ТС КС СІ 5 разів 5 разів 5 разів
ЗО 11 7 240 240 240
СІ - службова інформація
ТС - тактова синхронізація
КС - кадрова синхронізація
Рис. 8.17. Формат повідомлень у каналі управління системи
стандарту ТАС8
Призначення інформації, що утримується в розрядах цих пові-
домлень, і правила її використання такі ж, як у стандарті АМР8.
8.4.3. Встановлення вхідного виклику
Процедура встановлення вхідного виклику в системах стандар-
ту ТАС8 практично ідентична вищенаведеним. У вихідному стані,
як уже говорилося, абонентська станція настроюється на частоту
каналу управління з найбільш високим рівнем прийнятого сигна-
лу. По каналах управління передається безперервний потік інфор-
мації, що містить сигнали вхідного виклику. Одержавши з боку
мережі заявку на вхідне з’єднання, центр комутації М8С по про-
відних каналах передачі даних дає команду всім базовим станціям
ВТ8 надіслати сигнал виклику необхідного абонента. Цей виклик
транслюється по радіоканалах управління. Одержавши сигнал
виклику, викликувана абонентська станція за допомогою прапора
«вільно/зайнято», наявного у форматі повідомлень каналу управ-
ління, перевіряє можливість доступу у зворотний канал управлін-
ня й видає в центр комутації М8С через базову станцію підтверд-
'Кувальне повідомлення, що містить особистий номер абонента.
133
Прийнявши це повідомлення, апаратура центра комутації аналі-
зує інформацію, що надійшла, визначає номер обслуговуючого
абонента базової станції, вибирає вільний розмовний канал на
даній станції й в інформаційному форматі каналу управління
відзначає стан цього каналу як «зайнято» (протягом 1—4 мс). Це
дозволяє знизити ймовірність конфліктної ситуації при зайнятті
каналу управління декількома абонентами.
В іншому, процедура встановлення вхідного виклику, а також
процедури встановлення вихідного виклику й естафетної передачі
абонента аналогічні таким же процедурам, регламентованим стан-
дартом АМР8.
Запитання та завдання для самоперевірки
і контролю засвоєння знань
1. Викладіть принцип функціонування системи стільникового
зв’язку.
2. Назвіть основні характеристики стандартів аналогових систем
стільникового зв’язку (ММТ-450, ММТ-900, АМР8, ТАС8 та ін.).
3. Наведіть структуру стільникової мережі зв’язку стандарту
ММТ-450.
4. Наведіть протоколи встановлення вихідного і вхідного викли-
ку в СМЗ стандарту ММТ-450.
5. Наведіть протокол обміну повідомленнями в режимі естафет-
ної передачі в системі стандарту ММТ-450.
6. Наведіть структуру стільникової системи зв’язку стандарту
АМР8.
7. Поясніть принцип організації каналів управління в системах
стандартів ИМТ та АМР8.
8. Наведіть протоколи встановлення вихідного та вхідного викли-
ку в системі стандарту АМР8.
Задачі
Задача 1
Протяжність автомагістралі, що обслуговується стільниковою
мережею зв’язку стандарту ММТ-450, £=400 км. Радіус комірки
7? = 10 км. Розмірність кластераС = 4. Смуга частот ВТ8 на передачу
ДГ - 4 МГц. Визначте число активних абонентів.
Задача 2
Територіальна стільникова мережа зв’язку стандарту АМР8 об-
слуговує територію площею 8 - 260 кв. км при радіусі стільника
134
11 - 4 км. Смуга частот ВТ8 на передачу АГ =12 МГц. Параметр зага-
сання радіохвиль к = 3. Визначте число активних абонентів.
Задача З
Визначте величину допустимого телефонного навантаження
для одного стільника територіальної мережі стандарту ММТ-450,
якщо: радіус стільникаВ = 2 км; допустима ймовірність блокуван-
ня виклику Рбл = 0,1; смуга частот ВТ8 на передачу АГ = 4 МГц; па-
раметр загасання радіохвиль к = 3.
Задача 4
Територіальна мережа стільникового зв’язку стандарту NМТ-
900 обслуговує 20 000 абонентів на території площею 360 кв. км.
Мобільні абоненти розподілені рівномірно на обслуговуваній тери-
торії. Активність одного абонента в ЧНН р=0,03 Ерл. Визначити
величину телефонного навантаження, що обслуговується в одному
стільнику. Величина захисного інтервалу в мережі дорівнює
12 км.
Розв’язання задачі З
Для визначення допустимого телефонного навантаження в од-
ному стільнику використовується один із виразів
або
А -п0
, якщо Рбл
А =п0 +
я о і п ілгео І71 п | 2
-+2.п01п^— якщоРбл >^-_
(1)
(2)
деп0 —па -п8; — кількість частотних каналів, які використову-
ються в одному стільнику; па — кількість абонентів, які одночасно
можуть використовувати один частотний канал.
В стандарті ММТ-450 па = 1.
Необхідно визначити величину п0.
Загальна кількість каналів в стільнику п0 дорівнює
А* V АГ
п0 ~ ’ Де ^к
с *к
Рк — частотне рознесення каналів (для стандарту ММТ-450
Рк =25(20) кГц).
135
Тоді
(3)
Для територіальної мережі з стільниками шестикутної форми
С=-ґ-1 • (4) ;
зШ
Для находження розмірності кластера С необхідно визначити ••
величину захисного інтервалу Р. Для цього використаємо співвід- і
ношення
Рс _(Р-Н)к
РВз МРк
(5)
де Рс /Дзз — захисне відношення потужності сигналу до потуж-
ності взаємної завади в точці прийому. Для стандарту ММТ-450 це
співвідношення дорівнює 15 дБ.
У відносних одиницях
-^- = 1О0’115 =31,62.
Із виразу (5) знаходимо
! Р
Р=П 1 + кІМ-^-
І *вз
(6)
де М — кількість ВТ8, які заважають (що працюють на однакових
з даною базовою станцією каналах).
При використанні ВТ8 антени з кругової діаграмою спрямо-
ваності М =6.
Підставивши вираз (6) в (4), маємо
С = - 1 + Л|мА- ,
Зі V М
С = -[1+<''б-31,62]2 = 15,16.
З
(7)
Приймаємо С = 16.
Тоді згідно (3) та (1)
136
4-Ю3
2516
= Ю. 3>л =
І о
1(3,14 10
= 0,252.
Оскільки задане значення Рбл <0,252, то для розрахунку наван-
таження використаємо вираз (1):
А = 10
= 7,03 Ерланга.
Відповідь: допустиме на один стільник телефонне навантаження
складає 7,03 Ерланга.
Примітка: При розв’язанні даної задачі, а саме, при визначенні
допустимого для однієї ВТ8 телефонного навантаження не обов’яз-
ково використовувати вирази (1) та (2), а можна скористатися таб-
лицею (додаток В), визначивши величину п0.
В нашому випадку для 10 каналів та Рбл =0,1 за таблицею знахо-
димо, що допустиме навантаження складає 7,5 Ерланг.
(О і ЦИвМВ СИСТЕМИ СТІЛЬНИКОВОГО
РУХОМОГО ЗВ'ЯЗКУ
Цифрові системи стільникового рухомого зв’язку являють со-
бою системи другого покоління. У порівнянні з аналоговими систе-
мами вони надають абонентам більший набір послуг і забезпечують
підвищену якість зв’язку, а також взаємодію із цифровими мере-
жами з інтеграцією служб (І8ВКГ), пакетної передачі даних (РВМ)
і телефонними мережами загального користування (Р8ТЬГ). Серед
цих систем широке розповсюдження отримали ті, які базуються на
стандартах С8М (БС81800), Ц-АМР8 (АЦС), Л)С, ССМА [7,13,14,
29, 32].
9.1. Системи стільникового зв’язку стандарту 65М
9.1.1. Загальні характеристики стандарту
У цілому, система зв’язку стандарту О8М розрахована на вико-
ристання в комерційній сфері. Вона надає абонентам широкий
спектр послуг і можливість застосування різноманітного облад-
нання для передачі мовних повідомлень і даних, сигналів виклику
й аварійних сигналів, а також можливість підключення до теле-
фонних мереж загального користування, до цифрових мереж
з інтеграцією служб і мереж передачі даних [7, 14]. У порівнянні
з іншими широко розповсюдженими цифровими стандартами Ст8М
забезпечує кращі енергетичні характеристики, більш високу
якість зв’язку, його безпеку й конфіденційність. Достатня якість
прийнятих мовних повідомлень у стандарті С8М забезпечується
при відношенні сигнал І шум на вході приймача 9 дБ (для стандарту
Ц-АМР8, наприклад, це відношення становить близько 16 дБ),
а енергетичні витрати в реальних каналах зв’язку (при завмиранні
сигналів) на 6—10 дБ нижче в порівнянні зі стандартом Б-АМР8.
Крім того, стандарт С8М надає своїм абонентам ряд послуг, які не
реалізовані (або реалізовані не повністю) в інших стандартах стіль-
никового зв’язку. До них належать:
138
• використання інтелектуальних 8ІМ-карт для забезпечення
доступу до каналу й послуг зв’язку;
• шифрування переданих повідомлень;
• автентифікація й ідентифікація абонентського обладнання по
криптографічних алгоритмах;
• використання служб коротких повідомлень, переданих по
каналах сигналізації;
• автоматичний роумінг абонентів різних мереж С8М у націо-
нальному й міжнародному масштабах;
• міжмережевий роумінг абонентів Сг8М з абонентами мереж
стандартів ВС81800, РС81900, ВЕСТ, а також із супутниковими
мережами персонального радіозв’язку (СІоЬаІвіаг, Іпшагваї-Р,
Ігідіит).
Відповідно до рекомендації СЕРТ 1980 р., що стосується вико-
ристання спектра частот рухомого зв’язку в діапазоні частот
862—960 МГц, стандарт С8М на цифрову загальноєвропейську
(глобальну) стільникову систему наземного рухомого зв’язку перед-
бачає роботу передавачів у двох діапазонах частот: 890—915 МГц
(для передавачів рухомих станцій — М8), 935—960 МГц (для пере-
давачів базових станцій — ВТ8) [7]. У стандарті Сг8М використо-
вується вузькосмуговий багатостанційний доступ з часовим роз-
поділом каналів (ТПМА). У структурі ТПМА-кадру утримується
8 часових позицій на кожному з 124 переносників.
Для захисту від помилок у радіоканалах при передачі інфор-
маційних повідомлень застосовується блокове й згорткове коду-
вання з перемеженням. Підвищення ефективності кодування
й перемеження при малій швидкості переміщення рухомих
станцій досягається повільним перемиканням робочих частот (8ЕН)
у процесі сеансу зв’язку зі швидкістю 217 стрибків у секунду.
Для боротьби з інтерференційними завмираннями прийнятих
сигналів, викликаними багатопроменевим поширенням радіо-
хвиль в умовах міста, в апаратурі зв’язку використовуються еква-
лайзери, що забезпечують вирівнювання імпульсних сигналів зі
середньоквадратичним відхиленням часу затримки до 16 мкс.
Система синхронізації розрахована на компенсацію абсолютно-
го часу затримки сигналів до 233 мкс, що відповідає максимальній
дальності зв’язку або максимальному радіусу комірки (стільника)
35 км.
У стандарті С8М обрана гаусівська частотна маніпуляція з міні-
мальним частотним зсувом (СМ8К). Обробка мови здійснюється
в рамках прийнятої системи переривчастої передачі мови (ПТХ),
139
що забезпечує включення передавача тільки при наявності мовно-
го сигналу й відключення передавача в паузах і наприкінці розмо-
ви. У якості мовнотворного пристрою обраний мовний кодек з регу-
лярним імпульсним збудженням, довгостроковим пророкуванням
і лінійним предикативним кодуванням із пророкуванням
(ВРЕ/ЬТК ЬТР кодек). Загальна швидкість перетворення мовного
сигналу —13 кбіт/с. У стандарті С8М досягається високий ступінь
безпеки передачі повідомлень; здійснюється шифрування повідом-
лень по алгоритму шифрування з відкритим ключем (К8А).
Основні характеристики стандарту С8М представлено в табл. 9.1.
Таблиця 9.1
Основні характеристики стандарту 08 М
Основні характеристики Значення
Частоти передачі рухомої станції й прийому базової станції, МГц 890—915
Частоти прийому рухомої станції й передачі базової станції, МГц 935—960
Дуплексне рознесення частот прийому й передачі, МГц 45
Швидкість передачі повідомлень у радіоканалі, кбіт/с 270, 833
Швидкість перетворення мовного кодека, кбіт/с 13
Ширина смуги каналу зв’язку, кГц 200
Максимальна кількість каналів зв’язку 124
Максимальна кількість каналів, що організуються у базовій станції 16—20
Вид модуляції СМ8К
Індекс модуляції ВТ0,3
Ширина смуги передмодуляційного гаусівського фільтра, кГц 81,2
Кількість стрибків по частоті в секунду 217
Часове рознесення в інтервалах ТВМА-кадру (передача/ прийом) для рухомої станції 2
Вид мовного кодека КРЕ/ЬТР
Максимальний радіус стільника, км до 35
Схема організації каналів комбінована ТПМА/ГОМА
9.1.2. Схема побудови й склад обладнання мереж
Обладнання мереж О8М містить у собі рухомі (радіотелефони)
і базові станції, цифрові комутатори, центр управління й обслуго-
вування, різні додаткові системи й пристрої. Функціональне спря-
ження елементів системи здійснюється за допомогою ряду
140
інтерфейсів. Функціональна побудова й інтерфейси, прийняті
в стандарті С8М, ілюструються структурною схемою, представле-
ною на рис. 9.1.
Всі функціональні мережеві компоненти в стандарті С8М
взаємодіють відповідно до системи сигналізації МККТТ 88 № 7
(ССІТТ 88 № 7) [7].
Центр комутації рухомого зв’язку (М8С) обслуговує групу
стільників і забезпечує всі види з’єднань, у яких має потребу в про-
цесі роботи рухома станція. М8С аналогічний І8ВИ комутаційної
станції і являє собою інтерфейс між фіксованими мережами
(Р8Т1Ч, РВІЧ, І8ВМ і т. д.) і мережею рухомого зв’язку. Крім вико-
нання функцій звичайної І8ВМ комутаційної станції, на М8С по-
кладають функції комутації радіоканалів. До них відносяться «ес-
тафетна передача», у процесі якої досягається безперервність
зв’язку при переміщенні рухомої станції зі стільника в стільник,
і|т А-ЬІЗ М
Рис. 9.1. Структурна схема мережі стільникового зв’язку стандарту
С8М: М8 — рухома станція; ВТ8 — базова станція; В8С — контролер
базової станції; ТСЕ — транскодер; В88 — обладнання підсистеми
базових станцій (В8С + ТСЕ + ВТ8); М8С — центр комутації рухомого
зв’язку; НЬВ — регістр положення; УЬК — регістр переміщення;
АПС — центр автентифікації; ЕІК — регістр ідентифікації обладнання;
ОМС — центр управління та обслуговування; ММС — центр управління
мережею; АВС — адміністративний центр; Р8ТК — телефонна мережа
загального користування; РВИ — мережі пакетної передачі;
КЯЖ — цифрові мережі з інтеграцією служб;
888 — обладнання підсистеми комутації
141
і перемикання робочих каналів у стільнику з появою завад або при
несправностях. Кожен М8С забезпечує обслуговування рухомих
абонентів, розташованих в межах певної географічної зони. М8С
керує процедурами встановлення виклику й маршрутизації.
Для телефонної мережі загального користування (Р8ТМ) М8Є
забезпечує функції сигналізації за протоколом 88 № 7, передачі
виклику або інші види інтерфейсів відповідно до вимог конкретно-
го проекту.
М8С формує дані, необхідні для виставляння рахунків за наданії
мережею послуги зв’язку, накопичує дані по розмовах, що відбу«|
лися, і передає їх у центр розрахунків (білінг-центр). М8С надай
також статистичні дані, необхідні для контролю роботи й опти-1
мізації мережі. М8С підтримує також процедури безпеки, що засто-1
совуються для управління доступами до радіоканалів. |
М8С не тільки бере участь в управлінні викликами, але також!
управляє процедурами реєстрації місця розташування й передачі^
управління, крім передачі управління в підсистемі базових^
станцій (В88). Реєстрація місця розташування рухомих станцій^
необхідна для забезпечення доставки виклику рухомим абонентам,?
що переміщаються, від абонентів телефонної мережі загального;
користування або інших рухомих абонентів. Процедура передачі,
виклику дозволяє зберігати з’єднання й забезпечувати ведення роз-і
мови, коли рухома станція переміщається з однієї зони обс лугову-,
вання в іншу. Передача викликів у стільниках, керованих одним?
контролером базових станцій (В8С), здійснюється цим В8С.
Коли передача викликів здійснюється між двома мережами, ке-!
рованими різними В8С, то первинне управління здійснюється
в М8С. У стандарті Сг8М також передбачені процедури передачі
виклику між мережами (контролерами), що належать до різних
М8С.
Центр комутації здійснює постійне спостереження за рухомими
станціями, використовуючи регістри положення (НЬВ) і перемі-
щення (УЬВ). В НЬК зберігається та частина інформації про місце
розташування якої-небудь рухомої станції, що дозволяє центру
комутації доставити виклик станції. Регістр НЬК містить між-
народний ідентифікаційний номер рухомого абонента (ІМ8І), що
використовується для впізнавання рухомої станції в центрі автен-
тифікації (АІТС), а також ще деякі дані, необхідні для нормальної
роботи мережі Сг8М. Перелік цих даних представлено на рис. 9.2
і 9.3.
142
Склад довгостокових даних, що зберігаються в НІЛ і УІЛ
НІЛ УІЛ
1 ІМ8І - міжнародний ідентифікаційний номер рухомого абонента
2 Номер рухомої станції в міжнародній мережі І80И
3 Категорія рухомої станції
4 Ключ автентифікації
5 Види забезпечення допоміжними службами
6 Індекс закритої групи користувачів
7 Код блокування закрита групи користувачів
8 Склад основних викликів, які можуть бути передані
9 Оповіщення викликуваного абонента
10 Ідентифікація номера викликуваного абонента
11 Графік роботи
12 Оповіщення викликуваного абонента
13 Контроль сигналізації при з’єднанні абонентів
14 Властивості (засобу) закритої групи користувачів
15 Пільги закритої групи користувачів
16 Заборонені вихідні виклики в закритій групі користувачів
17 Максимальна кількість абонентів
18 Використовувані паролі
19 Клас пріоритетного доступу
Заборонені вхідні виклики в закритій групі користувачів
Рис. 9.2. Склад довгострокових даних,
що зберігаються в регістрі положення
Регістр НЬК являє собою довідкову базу даних про абонентів,
які постійно прописані в мережі. У ній утримуються розпізна-
вальні номери й адреси, а також параметри дійсності абонентів,
склад послуг зв’язку, спеціальна інформація про маршрутизацію.
Ведеться реєстрація даних про роумінг (переміщення) абонента,
включаючи дані про часовий ідентифікаційний номер рухомого
143
Склад часових даних, що зберігаються в НІЙ і УІВ
НІЙ УІЯ
Параметри автентифікації і шифрування ТМ8І - тимчасовий міжнародний ідентифікаційний номер користувача
Тимчасовий номер рухомої станції, який призначається УЇВ Ідентифікатори зони розташування
Адреси регістрів пересування УІЛ Вказівки щодо використання основних служб
Зони пересування рухомої станції Номер стільника при естафетній передачі
Номер стільника при естафетній передачі Параметри автентифікації і шифрування
Реєстраційний статус
Таймер відсутності відповіді (відключення з'єднання)
Склад паролів, що використовуються у даний момент
Активність зв’язку
Рис. 9.3. Склад часових даних, що зберігаються в НІЖ і УІЖ
абонента (ТМ8І) і відповідному УЬК. До даних, що утримуються
в НЬК, мають дистанційний доступ всі М8С і УЬК мережі. Якщо
в мережі є декілька НЬК, у базі даних утримується тільки один за-
пис про абонента, тому кожен НЬК являє собою певну частину
загальної бази даних мережі про абонентів. Доступ до бази даних
про абонентів здійснюється за номером ІМ8І або М8І8ВМ (номер
рухомого абонента в мережі І8НМ). До бази даних можуть отрима-
ти доступ М8С або УЬК, що відносяться до інших мереж, у рамках
забезпечення міжмережевого роумінгу абонентів.
Регістр переміщення УЬК — другий основний пристрій, що за-
безпечує контроль за пересуванням рухомої станції із зони в зону.
З його допомогою досягається функціонування рухомої станції за
144
межами зони, контрольованої НЬК. Коли при переміщенні рухома
станція переходить із зони дії одного контролера базової станції
В8С, що поєднує групу базових станцій, у зону дії іншого В8С, вона
реєструється новим В8С, і в УЬК заноситься інформація про номер
області зв’язку, що забезпечить доставку викликів рухомої станції.
Для збереження даних, що перебувають в НЬК і УЬК, у випадку
збоїв передбачений захист пристроїв пам’яті цих регістрів. УЬК
містить такі ж дані, як і НІЛ, однак ці дані втримуються в УІЛ
тільки доти, доки абонент перебуває в зоні, що контрольована УІЛ.
У мережі рухомого зв’язку Сг8М стільники групуються в гео-
графічні зони (ЬА), яким привласнюються свої ідентифікаційні
номери (ЬАС). Кожен УІЛ містить дані про абонентів у декількох
ЬА. Коли рухомий абонент переміщається з однієї ЬА в іншу, дані
про його місцерозташування автоматично оновлюються в УЬК. Як-
що стара і нова ЬА перебувають під управлінням різних УЬК, то
дані на старому УЬК стираються після їхнього копіювання в новий
УЬК. Поточна адреса УЬК абонента, що утримується в НЬК, також
оновлюється.
УЬК забезпечує також присвоєння номера «блукаючої» рухомої
станції (М8КМ). Коли рухома станція приймає вхідний виклик,
УЬК вибирає його М8КМ і передає його на М8С, що здійснює марш-
рутизацію цього виклику до базових станцій, що перебувають
рядом з рухомим абонентом. УЬК також розподіляє номери пере-
дачі управління при передачі з’єднань від одного М8С до іншого.
Крім того, УЬК управляє розподілом нових ТМ8І і передає їх
в НЬК. Він також управляє процедурами встановлення дійсності
під час обробки виклику. За рішенням оператора ТМ8І може періо-
дично змінюватися для ускладнення процедури ідентифікації
абонентів. Доступ до бази даних УЬК може забезпечуватися через
ІМ8І, ТМ8І або М8КМ.
У цілому УЬК являє собою локальну базу даних про рухомого
абонента для тієї зони, де перебуває абонент, що дозволяє виклю-
чити постійні запити в НЬК і скоротити час на обслуговування
викликів. Для виключення несанкціонованого використання
ресурсів системи зв’язку вводяться механізми автентифікації —
посвідчення вірогідності абонента.
Центр автентифікації (АЬГС) складається з декількох блоків
і формує ключі й алгоритми автентифікації. З його допомогою
перевіряються повноваження абонента й здійснюється його доступ
до мережі зв’язку. АЬГС ухвалює рішення щодо параметрів процесу
автентифікації й визначає ключі шифрування абонентських
145
станцій на основі бази даних, зосереджених в регістрі ідентифі-
кації обладнання (ЕІВ — Ециіртепі Ісіепііїісаііоп Ке^ізіег).
ЕІК — регістр ідентифікації обладнання містить централізо-;
вану базу даних для підтвердження дійсності міжнародного^
ідентифікаційного номера обладнання рухомої станції (ІМЕ). Ця '
база даних належить винятково до обладнання рухомої станції.
База даних ЕІВ складається зі списків номерів ІМЕ, організованих
у такий спосіб:
• білий список — містить номери ІМЕ, про які є відомості, що
вони закріплені за санкціонованими рухомими станціями;
• чорний список — містить номери ІМЕ рухомих станцій, які'
украдені або яким відмовлено в обслуговуванні з іншої причи-
ни;
• сірий список — містить номери ІМЕ рухомих станцій, у яких
існують проблеми, виявлені за даними програмного забезпе-
чення, що не є підставою для внесення в чорний список.
До бази даних ЕІВ одержують дистанційний доступ М8С даної
мережі, а також М8С інших рухомих мереж. Як і у випадку з НЬВ,
мережа може мати більше одного ЕІВ, при цьому кожний ЕІВ
управляє певними групами ІМЕ. До складу М8С входить трансля-
тор, що при одержанні номера ІМЕІ повертає адресу ЕІВ, що управ-
ляє відповідною частиною бази даних про обладнання.
ПУГ — міжмережевий функціональний стик є однієї зі складо-
вих частин М8С. Він забезпечує абонентам доступ до засобів пере-
творення протоколу й швидкості передачі даних так, щоб можна
було передавати їх між його термінальним обладнанням (БІЕ)
мережі С8М і звичайним термінальним обладнанням фіксованої
мережі. Міжмережевий функціональний стик також «виділяє»
модем зі свого банку встаткування для сполучення з відповідним
модемом фіксованої мережі. ПУГ також забезпечує інтерфейси ти-
пу прямого з’єднання для обладнання, що поставляється клієнтам,
наприклад, для пакетної передачі даних РВИ запротоколомХ.25.
ЕС — ехопридушувач використовується в М8С з боку Р8ТМ для
всіх телефонних каналів (незалежно від їхньої довжини) через
фізичні затримки в трактах поширення, включаючи радіоканал,
мереж СпЗМ. Типовий ехопридушувач може забезпечувати приду-
шення в інтервалі 68 мілісекунд на ділянці між виходом ЕС і теле-
фоном фіксованої телефонної мережі. Загальна затримка в каналі
С8М при поширенні в прямому й зворотному напрямках, виклика-
на обробкою сигналу, кодуванням/декодуванням мови, каналь-
ним кодуванням і т. ін., становить близько 180 мс. Ця затримка
146
була б непомітна рухомому абонентові, якби в телефонний канал
не був включений гібридний трансформатор з перетворенням трак-
ту із двопровідного на чотирипровідний режим, установка якого
необхідна в М8С, тому що стандартне з’єднання з Р8ТМ є дво-
провідним. При з’єднанні двох абонентів фіксованої мережі ехо-
сигнали відсутні. Без включення ЕС затримка від поширення
сигналів у тракті С8М буде викликати незадоволення в абонентів,
переривати мову й відволікати увагу.
ОМС — центр експлуатації й технічного обслуговування є цен-
тральним елементом мережі С8М, що забезпечує контроль
і управління іншими компонентами мережі й контроль якості її ро-
боти. ОМС з’єднується з іншими компонентами мережі С8М по ка-
налах пакетної передачі протоколу Х.25.
ОМС забезпечує функції обробки аварійних сигналів, призначе-
них для оповіщення обслуговуючого персоналу, і реєструє відо-
мості про аварійні ситуації в інших компонентах мережі. Залежно
від характеру несправності ОМС дозволяє забезпечити її усунення
автоматично або при активному втручанні персоналу. ОМС може
забезпечити перевірку стану обладнання мережі й проходження
виклику рухомої станції.
ОМС дозволяє провадити управління навантаженням у мережі.
Функція ефективного управління включає збір статистичних да-
них про навантаження від компонентів мережі С8М, запису їх
у дискові файли й вивід на дисплей для візуального аналізу. ОМС
забезпечує управління змінами програмного забезпечення й база-
ми даних про конфігурацію елементів мережі. Завантаження про-
грамного забезпечення в пам’ять може провадитися з ОМС в інші
елементи мережі або з них в ОМС.
NМС — центр управління мережею дозволяє забезпечувати
раціональне ієрархічне управління мережею С8М. Він забезпечує
експлуатацію й технічне обслуговування на рівні всієї мережі, що
підтримується центрами ОМС, які відповідають за управління
регіональними мережами. ММС забезпечує управління трафіком
у всій мережі й забезпечує диспетчерське управління мережею при
складних аварійних ситуаціях, як, наприклад, вихід з ладу або пе-
ревантаження вузлів.
Крім того, він контролює стан пристроїв автоматичного управ-
ління, задіяних в обладнанні мережі, і відображує на дисплеї стан
мережі для операторів ММС. Це дозволяє операторам контролювати
регіональні проблеми й, при необхідності, надавати допомогу ОМС,
відповідальному за конкретний регіон. Таким чином, персонал
147
ИМС знає стан всієї мережі й може дати вказівку персоналу ОМСІ
змінити стратегію розв’язання регіональної проблеми.
ЦМС зосереджує увагу на маршрутах сигналізації й з’єднаннях і
між вузлами для того, щоб не допускати умов для виникнення пе-
ревантаження в мережі. Контролюються також маршрути з’єд-
нань між мережею Сг8М і Р8ТК щоб уникнути поширень умов пере-
вантаження між мережами. При цьому персонал ММС координує:
питання керування мережею з персоналом інших КМС. ЯМС за-
безпечує також можливість керування трафіком для мережевого
обладнання підсистеми базових станцій (В88).
Оператори ЦМС в екстремальних ситуаціях можуть задіяти
такі процедури управління, як «пріоритетний доступ», коли
тільки абоненти з високим пріоритетом (екстрені служби) можуть
одержати доступ до системи. ЦМС може брати на себе відповідаль-
ність у якому-небудь регіоні, коли місцевий ОМС не обслуговується,
при цьому ОМС діє як транзитний пункт між ММС і обладнанням
мережі. ММС забезпечує операторів функціями, аналогічними
функціям ОМС. ЦМС є також важливим інструментом планування
мережі, тому що ЦМС контролює мережу і її роботу на мережевому
рівні, а, отже, забезпечує планувальників мережі даними, визна-
чаючими її оптимальний розвиток.
В88 — обладнання базової станції складається з контролера
базової станції (В8С), приймально-передавальних базових станцій
(ВТ8) і транскодера (ТСЕ). Контролер базової станції може управ-
ляти декількома приймально-передавальними блоками. В88 керує
розподілом радіоканалів, контролює з’єднання, регулює їхню
черговість, забезпечує режим роботи із стрибковою частотою,
модуляцію й демодуляцію сигналів, кодування й декодування
повідомлень, кодування мови, адаптацію швидкості передачі для
мови, даних і виклику, визначає черговість передачі повідомлень
персонального виклику. В88 разом з М8С, НЬК, УЬК виконує
деякі функції, наприклад, звільнення каналу, головним чином,
під контролем М8С. М8С може запросити базову станцію забезпе-
чити звільнення каналу, якщо виклик не проходить через радіо-
завади. В88 і М8С спільно здійснюють пріоритетну передачу
інформації для деяких категорій рухомих станцій.
ТСЕ — транскодер забезпечує перетворення вихідних сигналів
каналу передачі мови й даних М8С (64 кбіт/с ІКМ) до виду, що
відповідає рекомендаціям С8М по радіоінтерфейсу (Рекомендації
С8М 04.08). Відповідно до цих вимог швидкість передачі мови, що
представлена в цифровій формі, становить 13 кбіт/с. Цей канал
148
передачі цифрових мовних сигналів називається «повношвид-
кісним». Стандартом передбачається в перспективі використання
напівшвидкісного мовного каналу (швидкість передачі 6,5 кбіт/с).
Зниження швидкості передачі забезпечується застосуванням спеці-
ального мовоперетворюючого пристрою, що використовує лінійне
предикативне кодування (ЬРС), довгострокове передбачення
(ЬТР), залишкове імпульсне збудження (КРЕ — іноді називається
І’ЕЬР).
Транскодер звичайно розташовується разом з М8С, тоді переда-
ча цифрових повідомлень у напрямку до контролера базових стан-
цій — В8С ведеться з додаванням до потоку зі швидкістю передачі
13 кбіт/с додаткових бітів (стафінгування) до швидкості передачі
даних 16 кбіт/с. Потім здійснюється ущільнення із кратністю 4
у стандартний канал 64 кбіт/с. Так формується визначена Реко-
мендаціями Сг8М 30-канальна ІКМ лінія, що забезпечує передачу
120 мовних каналів. Шістнадцятий канал (64 кбіт/с), «часове
вікно», виділяється окремо для передачі інформації сигналізації
й часто містить трафік 88 № 7 або ЬАРП. В іншому каналі
(64 кбіт/с) можуть передаватися також пакети даних, що пого-
дяться із протоколом Х.25 МККТТ. Таким чином, результуюча
швидкість передачі по зазначеному інтерфейсу становить
ЗО х 64 кбіт/с + 64 кбіт/с + + 64 кбіт/с = 2048 кбіт/с.
М8 — рухома станція складається з обладнання, що служить
для організації доступу абонентів мереж П8М до існуючих фік-
сованих мереж електрозв’язку. У рамках стандарту П8М прийняті
п’ять класів рухомих станцій: від моделі 1-го класу з вихідною
потужністю 20 Вт, встановлюваною на транспортному засобі, до
портативної моделі 5-го класу, максимальною потужністю 0,8 Вт
(табл. 9.2). При передачі повідомлень передбачається адаптивне
регулювання потужності передавача, що забезпечує необхідну
якість зв’язку. Рухомий абонент і рухома станція незалежні один
від одного. Як ми вже відзначали, кожен абонент має свій між-
народний ідентифікаційний номер (ІМ8І), записаний на його
інтелектуальну картку. Такий підхід дозволяє встановлювати
радіотелефони, наприклад, у таксі й автомобілях, що здаються на
прокат. Кожній рухомій станції також присвоюється свій міжна-
родний ідентифікаційний номер (ІМЕ). Цей номер використову-
ється для запобігання доступу мережам до С8М викраденої станції
або станції без повноважень.
149
Таблиця 9.2
Класифікація рухомих станцій
Клас потужності Максимальний рівень потужності передавача, Вт Припустимі відхилення, дБ
1 20 1,5
2 8 1,5
3 5 1,5
4 2 1,5
5 0,8 1,5
9.1.3. Мережеві й радіоінтерфейси
При проектуванні цифрових стільникових систем рухомого
зв’язку стандарту С8М розглядаються інтерфейси трьох видів: для
з’єднання із зовнішніми мережами, між різним обладнанням ме-
реж С8М, між мережею О8М і зовнішнім обладнанням. Всі існуючі
внутрішні інтерфейси мереж С8М показано на структурній схемі
(рис. 9.1). Вони повністю відповідають вимогам Рекомендацій
ЕТ8І/О8М 03.02 [7].
9.1.3.1. Інтерфейси із зовнішніми мережами
З’єднання з Р8ТІЧ. З’єднання з телефонною мережею загально-
го користування здійснюється М8С по лінії зв’язку 2 Мбіт/с відпо-
відно до системи сигналізації 88 № 7. Електричні характеристики
2 Мбіт/с інтерфейсу відповідають Рекомендаціям МККТТ 0.732.
З’єднання з І8ОМ. Для з’єднання зі створюваними мережами
І8ПЦ передбачаються чотири лінії зв’язку 2 Мбіт/с, підтримувані
системою сигналізації 88 № 7 та відповідають Рекомендаціям
Блакитної книги МККТТ <2.701—<2-710, <2-711—<2-714, <2-716,
<2-761— <2-764, <2-766, <2-781, <2-782, <2-791, <2-795.
З’єднання з існуючою мережею NМТ-450. Центр комутації ру-
хомого зв’язку з’єднується з мережею ММТ-450 через чотири стан-
дартні лінії зв’язку 2 Мбіт/с і системи сигналізації 88 № 7. При цьому
повинні забезпечуватися вимоги Рекомендацій МККТТ по підсис-
темі користувачів телефонною мережею (ТІТР — ТеіерЬопе Пзег
Раті) і підсистемі передачі повідомлень (МТР — Мезза^е Тгапзіег
Раті) Жовтої книги. Електричні характеристики лінії 2 Мбіт/с
відповідають Рекомендаціям МККТТ С.732.
З’єднання з міжнародними мережами О8М. У цей час забезпе-
чується підключення мережі О8М до загальноєвропейських мереж
О8М. Ці з’єднання здійснюються на основі протоколів систем сигна-
лізації (8ССР) і міжмережевої комутації рухомого зв’язку (ОМ8С).
150 „
9.1.3.2. Внутрішні Сг8М-інтерфейси
Інтерфейс між М8С і В88 (А-інтерфейс) забезпечує передачу
повідомлень для керування В88, передачі виклику, управління
пересуванням. А-інтерфейс поєднує канали зв’язку й лінії сигна-
лізації. Останні використовують протокол 88 № 7 МККТТ. Повна
специфікація А-інтерфейсу відповідає вимогам серії 08 Рекомен-
дацій ЕТ8І/С8М.
Інтерфейс між М8С і НЬК сполучений з УЬК (В-інтерфейс). Коли
М8С необхідно визначити місце розташування рухомої станції, він
звертається до УЬК. Якщо рухома станція ініціює процедуру
місцезнаходження, М8С інформує свій УЬК, що заносить всю
інформацію, що змінюється, у свої регістри. Ця процедура відбу-
вається завжди, коли М8 переходить із однієї області місцезна-
ходження в іншу. У випадку, якщо абонент запитує спеціальні
додаткові послуги або змінює деякі свої дані, М8С також інформує
УЬК, що реєструє зміни й при необхідності повідомляє про їх НЬК.
Інтерфейс між М8С і НЬК (С-інтерфейс) використовується для
забезпечення взаємодії між М8С і НЬК. М8С може послати вка-
зівку (повідомлення) НЬК наприкінці сеансу зв’язку для того, щоб
абонент міг оплатити розмову. Коли мережа фіксованого телефон-
ного зв’язку не здатна виконати процедуру встановлення виклику
рухомого абонента, М8С може запросити НЬК з метою визначення
місця розташування абонента для того, щоб послати виклик М8.
Інтерфейс між НЬК і УЬК (В-інтерфейс) використовується для
розширення обміну даними про положення рухомої станції, управ-
ління процесом зв’язку. Основні послуги, що надані рухомому або-
ненту, полягають у можливості передавати або приймати повідом-
лення незалежно від місця розташування. Для цього НЬК повинен
поповнювати свої дані. УЬК повідомляє НЬК про положення М8,
керуючи нею й перепривласнюючи їй номери в процесі перемі-
щення, посилає всі необхідні дані для забезпечення обслуговування
рухомої станції.
Інтерфейс між М8С (Е-інтерфейс) забезпечує взаємодію між
різними М8С при здійсненні процедури НАИВОУЕК — « передачі»
абонента із зони в зону при його русі в процесі сеансу зв’язку без
перерви.
Інтерфейс між В8С і ВТ8 (А-Ьіз інтерфейс) служить для зв’язку
В8С з ВТ8 і визначений Рекомендаціями ЕТ8І/С8М для процесів
установлення з’єднань і керування обладнанням, передача здійс-
нюється цифровими потоками зі швидкістю 2,048 Мбіт/с. Можливе
використання фізичного інтерфейсу 64 кбіт/с.
151
Інтерфейс між В8С і ОМС (О-інтерфейс) призначений для зв’яз-
ку В8С з ОМС, використовується в мережах з пакетною комута-
цією МККТТ Х.25.
Внутрішній В8С-інтерфейс контролера базової станції забезпе-
чує зв’язок між різним обладнанням В8С і обладнанням транскоду-
вання (ТСЕ); використовує стандарт ІКМ — передачі 2,048 Мбіт/с
і дозволяє організувати із чотирьох каналів зі швидкістю 16 кбіт/с
один канал зі швидкістю 64 кбіт/с.
Інтерфейс між М8 і В88 (ІІт-радіоінтерфейс) визначений
у серіях 04 і 05 Рекомендацій ЕТ8І/С8М.
Мережевий інтерфейс між ОМС і мережею, так званий керую-
чий інтерфейс між ОМС і елементами мережі, визначений
ЕТ8І/О8М Рекомендаціями 12.01 і є аналогом інтерфейсу 0-3, що
визначений у багаторівневій моделі відкритих мереж 180 О8І.
З’єднання мережі з ОМС можуть забезпечуватися системою
сигналізації МККТТ 88 № 7 або мережевим протоколом Х.25. Ме-
режа Х.25 може з’єднуватися з об’єднаними мережами або з Р8ОМ
у відкритому або замкнутому режимах.
С8М — протокол управління мережею й обслуговуванням та-
кож повинен задовольняти вимогам 0.3 інтерфейсу, що визначе-
ний в ЕТ8І/С8М Рекомендаціях 12.01.
9.І.З.З. Інтерфейси між мережею О8М і зовнішнім
обладнанням
Інтерфейс між М8С і сервіс-центром (8С) необхідний для реа
лізації служби коротких повідомлень. Він визначений в ЕТ8І/С8М
Рекомендаціях 03.40.
Інтерфейс до інших ОМС. Кожен центр управління й обслуговуй
вання мережі повинен з’єднуватися з іншими ОМС, що керуюті
мережами в інших регіонах або інших мережах. Ці з’єднання за
безпечуються Х-інтерфейсами відповідно до Рекомендації
МККТТ М.ЗО. Для взаємодії ОМС із мережами вищих рівнів вико
ристовується 0.3-інтерфейс.
9.1.4. Структура служб І передача даних у стандарті О5М
Стандарт О8М містить два класи служб: основні служби й теле
служби.
Основні служби забезпечують: передачу даних (асинхронно
у дуплексному режимі зі швидкостями 300, 600,1200, 2400, 480(
і 9600 біт/с через телефонні мережі загального користування, пе
редачу даних (синхронно) у дуплексному режимі зі швидкостямі
152
1200, 2400, 4800 і 9600 біт/с через телефонні мережі загального
користування, комутовані мережі передачі даних загального кори-
стування (С8РПМ) і І8ПГЧ; доступ за допомогою адаптера до
пакетної асинхронної передачі даних зі стандартними швидкостями
300—9600 біт/с через комутовані мережі, пакетної передачі даних
загального користування (Р8РВИ), наприклад, Баіех-Р; синхрон-
ний дуплексний доступ до мережі пакетної передачі даних зі стан-
дартними швидкостями 2400—9600 біт/с.
При передачі даних зі швидкістю 9,6 кбіт/с завжди використо-
вується канал зв’язку з повною швидкістю передачі. У випадку
передачі на швидкостях нижче 9,6 кбіт/с можуть використовува-
тися напівшвидкісні канали зв’язку.
Перераховані функції каналів передачі даних передбачені для
термінального обладнання, у якому використовуються інтерфейси
МККТТ зі специфікаціями ¥.24 або Х.21 серій. Ці специфікації
визначають питання передачі даних по звичайних каналах теле-
фонного зв’язку.
Телеслужби надають наступні послуги:
• телефонний зв’язок (сполучається зі службою сигналізації:
охорона квартир, сигнали небезпеки та ін.);
• передача коротких повідомлень;
• доступ до служб «Відеотеко», «Телетекс»;
• служба «Телефакс» (група 3).
Додатково стандартизований широкий спектр особливих послуг
(передача виклику, повідомлення про тарифні витрати, включення
в закриту групу користувачів). Очікується, що більшість абонентів
буде використовувати послуги Сг8М у ділових цілях, тому особлива
увага приділяється аспектам безпеки і якості надаваних послуг.
Структурну схему служб зв’язку в О8М РЬМИ показано на
рис. 9.4 (С8М РЬММ — С8М РиЬІіс Ьапб МоЬіІе МеЬтогк — мережа
зв’язку з наземними рухомими об’єктами; ТІ (Тегшіпаї Ециір-
іпепі) — термінальне обладнання, МТ (МоЬіІе Тегшіпаї) — рухо-
мий термінал, І\¥Е (Іпіеглуогкіп^ Еипсііоп) — міжмережевий
Функціональний стик). До передачі даних відноситься й новий вид
служби, що використовується в О8М, — передача коротких пові-
домлень (передача службових буквено-цифрових повідомлень для
окремих груп користувачів).
При передачі коротких повідомлень використовуються канали
сигналізації. Повідомлення можуть передаватися й прийматися
Рухомою станцією. Для передачі коротких повідомлень можуть
153
1)т
। 68М РШИ ।
и»----------------------—----в. і
Рис. 9.4. Структурна схема служб зв’язку в С8М РЬМХ
використовуватися загальні канали управління. Обсяг повідом!
лень обмежений 160 символами, які можуть прийматися протягові
поточного виклику, або в неробочому циклі. У межах стільників
короткі повідомлення передаються циклічно й несуть інформацію,
наприклад, про дорожній рух, рекламу й т. д.
9.1.5. Термінальне обладнання й адаптери рухомої станції
У режимі передачі даних взаємодія рухомого абонента з мере-
жею здійснюється через відповідне термінальне обладнання (МТ,
ТІ) і адаптери (ТА), як це показано на рис. 9.5 [23].
Кінцеве обладнання МТ забезпечує функції, пов’язані з керу-
ванням радіоінтерфейсом ІТш. Ці функції включають: радіопере-
дачу й прийом, керування радіоканалами, захист від помилок
у радіоканалі, кодування — декодування мови, поточний контроль
і розподіл даних користувача й викликів, адаптацію по швидкості
передачі між радіоканалом і даними, забезпечення паралельної ро-
боти навантажень (терміналів), забезпечення безперервної роботи
в процесі руху.
Використовується три типи кінцевого обладнання рухомої
станції: МТО (МоЬіІе Тегтіпаііоп 0) — багатофункціональна рухо-
ма станція, до складу якої входить термінал даних з можливістю
передачі й прийому даних і мови: МТ1 (МоЬіІе Тегтіпаііоп 1) — ру-
хома станція з можливістю зв’язку через термінал з І8Б1ХГ; МТ2
(МоЬіІе Тегтіпаііоп 2) — рухома станціях з можливістю підклю-
чення термінала для зв’язку за протоколом МККТТ V або X серій.
154
напівшвидкісні канали
ТА - адаптери М8
Рис. 9.5. Схема зв’язку рухомої станції з мережею зв’язку
в режимі передачі даних
Термінальне обладнання може складатися з обладнання одного
або декількох типів, такого як слухавка з номеронабирачем, апа-
ратури передачі даних (ВТЕ), телекс і т. д. Розрізняють наступні
типи терміналів',
• ТИ (Тегіпіпаї Ециіртепі 1) — термінальне обладнання, що за-
безпечує зв’язок з І8ВІЧ;
• ТІ2 (Тегтіпаї Ециіртелі 2) — термінальне обладнання, що за-
безпечує зв’язок з будь-яким обладнанням через протоколи
МККТТ V або X серій (зв’язок з І8ВХ не забезпечує).
Термінал ТІ2 може бути підключений як навантаження до МТ1
(рухомої станції з можливістю зв’язку з І8ВКГ) через адаптер ТА.
9.1.6. Структура ТОМА-кадрів і формування сигналів у стандарті ©5М
Характеристики стандарту С8М, прийнята функціональна схе-
ма мереж зв’язку й сукупність інтерфейсів забезпечують високу
якість зв’язку, сумісність із існуючими й перспективними інформа-
ційними мережами й надання абонентам широкого спектра послуг.
У результаті аналізу різних варіантів побудови цифрових
стільникових систем рухомого зв’язку в стандарті С8М прийнятий
155
багатостанційний доступ з часовим розподілом каналів — ТВМА
(Типе Віуізіоп МиШрІе Ассеее) [7, 29, 34].
У загальному вигляді часова діаграма процесу передачі виглядає
таким чином. Спочатку здійснюється перетворення аналогового
мовного сигналу в цифрову послідовність, яка піддається шифру-
ванню й кодуванню, що необхідно для захисту інформації від поми-
лок у процесі передачі й прийому. Для цього використовуються:
• блокове кодування — для швидкого виявлення помилок при
прийманні;
• згорткове кодування — для виправлення одиночних помилок;
• перемеження — для перетворення пакетів ПОМИЛОК В ОДИНОЧ-,
НІ ПОМИЛКИ. і
У результаті цих перетворень кожен відлік рівня вихідного ана-
логового сигналу представляється у вигляді зашифрованого пові-
домлення, що складається з 114 бітів — двох самостійних блоків по
57 бітів, розділених між собою еталонною (навчальною) послідов-
ністю 26 бітів. При прийманні цієї послідовності визначається харак-
тер перекручувань у тракті поширення сигналу і характеристики
адаптованого приймача формуються вже стосовно до конкретних
умов роботи в цей момент часу.
Загальну структуру часових кадрів показано на рис. 9.6 [34].
Тривалість одного гіперкадру становить 3 год. 28 хв 53 с 760 мс
(12533,76 с). Гіперкадр ділиться на 2048 суперкадрів, кожен
з яких має тривалість Тс =12533,76/20486,12 с. Суперкадр скла-
дається з мультикадрів. Для організації різних каналів зв’язку
й управління в стандарті С8М використовуються два види мульти-
кадрів:
• 26-позиційні ТВМА-кадри мультикадра;
• 51-позиційні ТПМА-кадри мультикадра.
Суперкадр може містити в собі 51 мультикадр першого типу або
26 мультикадрів другого типу. Тривалості мультикадрів відповідно:
• Тм =6120/51 = 120 мс;
• Тм =6120/26 =235,385 мс (3060/13 мс).
Тривалість кожного ТВМА-кадру Тк =120/26 =
= 235,385/514,615 мс (60/13 мс). У періоді послідовності кожний
ТВМА-кадр має свій порядковий номер (АУ) від 0 до Афінах, де
ААтах=(26-51-2048) -1=2715647.
Таким чином, гіперкадр складається з 2715647 ТПМА-кадрів.
Необхідність такого великого періоду гіперкадру пояснюється
вимогами застосовуваного процесу криптографічного захисту,
у якому номер кадру АГ використовується як вхідний параметр.
156
1 Гіперкадр = 2048 Суперкадрів = 2 715 648 ТРМА-кадрам
1 ТОМА-кадр = 8 часових позицій
___________(вікон)__________
Тм = 120 мс
З біти
Заштриховані
біти 57
Навчаюча
послід. 26
Заштриховані
біти 57
ТВ ВР
З біти 8,25
Контрольні біти 7
ТВ Збіти Нульові біти 142 ТВ Збіти ВР 8,25
1
N6
ТВ Збіти Заштриховані біти 39 Синхропослідовність 64 Заштриховані біти 39 ТВ Збіти ВР 8,25
ТВ 8 бітів Синхропослідовність 41 Заштриховані біти 36 ТВ Збіти ВР 68,25 біта
1 часовий інтервал = 156,259 бітам (15/26 = 0,577 мс)
Тривалість 1 біта = 48/13 = 3,69 мкс
ТВ - Таіі Вій - кінцева комбінація
СР - СоагбРегіоб - захисний інтервал
Рис. 9.6. Загальна структура часових кадрів
157
ТВМА-кадр ділиться на вісім часових позицій з періодом
Те = 60/13:8 = 576,9 мкс (15/26 мс). Кожна часова позиція позна
чається ТИ з номером від 0 до 7.
Фізичний зміст часових позицій, які інакше називаються^
вікнами, — час, протягом якого здійснюється модуляція носійним*
цифровим інформаційним потоком, що відповідає мовному пові-і
домленню або даним. Цифровий інформаційний потік являє собою*
послідовність пакетів, розташованих у цих часових інтервалах
(вікнах). Пакети формуються трохи коротше, ніж інтервали, їхня
тривалість становить 0,546 мс, що необхідно для прийому
повідомлення при наявності часової дисперсії в каналі поширення,!
Інформаційне повідомлення передається по радіоканалу зі швид-
кістю 270,833 кбіт/с. Це означає, що часовий інтервал ТПМА-кадру
містить 156,25 бітів. Тривалість одного інформаційного біта
576,9 мкс/156,25 = 3,69 мкс. Кожен часовий інтервал, що відпові-
дає тривалості біта, позначається ВИ з номером від 0 до 155; остан-
ньому інтервалу тривалістю 1/4 біта привласнений номер 156.
Для передачі інформації з каналів зв’язку й управління, під-
строювання носійних частот, забезпечення часової синхронізації
й доступу до каналу зв’язку в структурі ТПМА кадру використову-
ються п’ять видів часових інтервалів (вікон) (табл. 9.3).
Таблиця 9.3
Види часових інтервалів
Номер інтервалу Вид інтервалу
1 ИВ (Когтаї Вигві) Нормальний часовий інтервал
2 ГВ (Ггедиепсу Соггесііон Часовий інтервал
Вигві) підстроювання частоти
3 8В (Вупсіїгопігаііоп Вите!) Інтервал часовий
синхронізації
4 ВВ (Вшиту Вигві) Настановний інтервал
5 АВ (Ассевв Вигаі) Інтервал доступу
N13 використовується для передачі інформації з каналів зв’язку
й управління, за винятком каналу доступу КАСН. Він складається
з 114 бітів зашифрованого повідомлення й включає захисний
інтервал (ОР) в 8,25 біта тривалістю 30,46 мкс. Інформаційний
блок 114 бітів розбитий на два самостійних блоки по 57 бітів,
розділених між собою навчальною послідовністю в 26 бітів, що ви-
користовується для установки еквалайзера в приймачі відповідне
до характеристик каналу зв’язку в цей момент часу.
158
До складу N6 включені два контрольних біти (8іее1іп£ Г1а&), які
служать ознакою того, чи містить передана група мовну інфор-
мацію або інформацію сигналізації. В останньому випадку інфор-
маційний канал (Тгаіїіс Сііаппеї) використано для забезпечення
сигналізації.
Між двома групами зашифрованих бітів у складі N6 перебуває
навчаюча послідовність із 26 бітів, відома в приймальному при-
строї. За допомогою цієї послідовності забезпечується:
• оцінка частоти появи помилок у двійкових розрядах за ре-
зультатами порівняння прийнятої й еталонної послідовнос-
тей. У процесі порівняння обчислюється параметр ВХОЛАЬ,
прийнятий для оцінки якості зв’язку. Звичайно, мова йде
тільки про оцінку зв’язку, а не про точні виміри, тому що
перевіряється тільки частина переданої інформації. Параметр
ВХСЩАЕ використовується при входженні у зв’язок, при
виконанні процедури «естафетної передачі» (Напйочег) і при
оцінці зони покриття радіозв’язком;
• оцінка імпульсної характеристики радіоканалу на інтервалі
передачі N3 для наступної корекції тракту прийому сигналу
за рахунок використання адаптивного еквалайзера в тракті
прийому;
• визначення затримок поширення сигналу між базовою й ру-
хомою станціями для оцінки дальності зв’язку. Ця інформа-
ція необхідна для того, щоб пакети даних від різних рухомих
станцій не накладалися при прийманні на базовій станції.
Тому віддалені на більшу відстань рухомі станції повинні пе-
редавати свої пакети раніше станцій, що перебувають
у безпосередній близькості від базової станції.
РВ призначений для синхронізації по частоті рухомої станції.
Всі 142 біти в цьому часовому інтервалі — нульові, що відповідає
немодульованій носійній частоті зі зсувом 1625/24 кГц вище номі-
нального значення частоти переносника. Це необхідно для перевірки
роботи свого передавача й приймача при невеликому частотному
розносі каналів (200 кГц), що становить близько 0,022 % від
номінального значення смуги частот 900 МГц. ГВ містить захис-
ний інтервал 8,25 бітів так само, як і нормальний часовий інтервал.
Повторювані часові інтервали підстроювання частоти (ГВ) створю-
ють канал установки частоти (ГССН).
8В використовується для синхронізації за часом базової
й рухомої станцій. Він складається із синхропослідовності
тривалістю 64 біти, несе інформацію про номер ТОМА-кадру
159
й ідентифікаційний код базової станції. Цей інтервал передається
разом з інтервалом установки частоти. Повторювані інтервалі
синхронізації створюють так званий канал синхронізації (8СН).
ЛВ забезпечує встановлення й тестування каналу зв’язку. 11<
своїй структурі ВВ збігається з N6 (рис. 9.6) і містить настановч]
послідовність довжиною 26 бітів. В ПВ відсутні контрольні біт
й не передається ніякої інформації. ПВ лише інформує про те, щ<
передавач функціонує.
АВ забезпечує дозвіл доступу рухомої станції до нової базово
станції. АВ передається рухомою станцією при запиті канал]
сигналізації. Це перший переданий рухомою станцією пакет, от
же, час проходження сигналу ще не виміряний. Тому пакет ма«
специфічну структуру. Спочатку передається кінцева комбінація
8 бітів, потім — послідовність синхронізації для базової ставці}
(41 біт), що дозволяє базовій станції забезпечити правильний
прийом наступних 36 зашифрованих бітів. Інтервал містить великиі
захисний інтервал (68,25 бітів, тривалістю 252 мкс), що забезпечуй
(незалежно від часу проходження сигналу) достатнє часове розне-
сення з пакетами інших рухомих станцій. Цей захисний інтервал
відповідає подвійному значенню найбільшої можливої затримки
сигналу в рамках одного стільника й тим самим встановлює макси-
мально припустимі розміри стільників. Особливість стандарту
С8М — можливість забезпечення зв’язком рухомих абонентін
у стільниках з радіусом до 35 км. Час поширення радіосигналу
в прямому й зворотному напрямках становить при цьому
233,3 мкс.
У структурі О8М сірого визначені часові характеристики обвідно!
сигналу, переданого пакетами на канальному часовому інтервалі
ТВМА-кадру, і його спектральна характеристика. Часову маску
обвідної для сигналів, випромінюваних на інтервалі АВ повного
ТВМА-кадру, показано на рис. 9.7, а маску обвідної для сигналі»
N6, ГВ, ВВ і 8В повного ТВМА-кадру — на рис. 9.8. Різні форми
обвідних випромінюваних сигналів відповідають різним послідову
ностям інтервалу АВ (88 бітів) стосовно інших зазначених^
інтервалів повного ТВМА-кадру (148 бітів). Норми на спектральну*
характеристику випромінюваного сигналу показано на рис. 9.9.:
Одна з особливостей формування сигналів у стандарті О8М —
використання повільних стрибків по частоті в процесі сеансу
зв’язку. Головне призначення таких стрибків (8ГН — 8кж Егефіепсу
Норріїщ) — забезпечення частотного рознесення в радіоканалах,
що функціонують в умовах багатопроменевого розповсюдження
160
Рис. 9.7. Часова маска обвідної сигналів інтервалу АВ
Рис. 9.8. Часова маска обвідної сигналів N6, ГВ, СВ і 8В інтервалів
радіохвиль. 8ГН використовується у всіх рухомих мережах, що
підвищує ефективність кодування й перемеження при повільному
русі абонентських станцій.
Принцип формування повільних стрибків по частоті полягає
в тому, що повідомлення, яке передане у виділеному абонентові
161
Рис. 9.9. Норми на спектральну характеристику
випромінюваного сигналу
часовому інтервалі ТВМА-кадру (577 мкс), у кожному наступному
кадрі передається (приймається) на новій фіксованій частоті.'
У відповідності зі структурою кадрів час для перебудови частоти
становить близько 1 мс.
У процесі стрибків по частоті постійно зберігається дуплексний
рознос 45 МГц між каналами прийому й передачі. Всім активним
абонентам, що перебувають в одному стільнику, ставляться у від-;
повідність ортогональні формуючі послідовності, що виключав
взаємні завади при прийманні повідомлень абонентами в стіль-
нику. Параметри послідовності перемикання частот (частотно-ча-
сова матриця й початкова частота) призначаються кожній рухомій
станції в процесі встановлення каналу. Ортогональність послідов-
ностей переключення частот у стільнику забезпечується початко-
вим частотним зсувом однієї й тієї ж (по алгоритму формування)
послідовності. У суміжних стільниках використовуються різні
формуючі послідовності.
Комбіновану ТВМА/ГВМА схему організації каналів у стан-
дарті Сг8М і принцип використання повільних стрибків по частоті
при передачі повідомлень у часових кадрах показано нарис. 9.10.
На рис. 9.11 показано залежності виграшу у відношенні сиг-
нал/завада від використання повільних стрибків по частотах (8ГМ)
для випадків перемикання частот за випадковим законом
162
М8І
Рис. 9.10. Комбінована ТОМА/ГОМА схема організації каналів зв’язку
в стандарті С8М і принцип формування повільних стрибків по частоті
і з періодичним повторенням циклу перемикання залежно від
кількості частот, що перебудовуються. Для порівняння можна
відзначити, що за результатами експериментальних досліджень,
проведених на діючих мережах С8М, просторове рознесення прийом-
них антен на базовій станції дає виграш 3—4 дБ [7]. Прийнята
структура ТПМА кадрів і принципи формування сигналів у стан-
дарті Сг8М у сукупності з методами канального кодування дозволи-
ли знизити необхідне для прийому відношення сигнал/завада до
9 дБ, тоді як у стандартах аналогових стільникових мереж воно
становить 17—18 дБ [7].
163
Рис. 9.11. Залежність виграшу у відношенні сигнал/завада
від кількості частот, що перебудовуються
9.1.7. Організація фізичних і логічних каналів
Канали зв’язку в стандарті С8М можна підрозділити на фізичні
й логічні. Фізичний канал утворюється шляхом комбінування часо-
вого й частотного поділу сигналів і визначається як послідовність
радіочастотних каналів (з можливістю стрибків по частоті) і часо-
вих інтервалів ТВМА-кадру [7, 35].
9.І.7.І. Частотний план стандарту &8М
Стандарт Сг8М розроблений для створення стільникових систем
рухомого зв’язку (ССРЗ) у наступних смугах частот:
890—915 МГц — для передачі рухомими станціями (лінія
«вверх»), 935—960 МГц — для передачі базовими станціями (лінія
«вниз») [7]. Мережі С8М функціонують паралельно з існуючими
європейськими національними мережами аналогових ССРЗ
стандартів ММТ-900, ТАС8, Е-ТАС8. Частотні плани ССРЗ, вклю-
чаючи стандарт 68М, показано на рис. 9.12. Кожна зі смуг, виді-
лених для мереж Сг8М, розділяється на частотні канали. Рознос
каналів становить 200 кГц, що дозволяє організувати в мережах
С8М 124 частотних канали. Частоти, виділені для передачі пові-
домлень рухомою станцією на базову й у зворотному напрямку,
групуються парами, організовуючи дуплексний канал з рознесенням
45 МГц. Ці пари частот зберігаються й при перескоках частоти.
164
Рухомі служби
(наземні і морські)
25 МГц
Аналогова та цифрова ССРЗ
Північної Америки АМР8,
О-АМР8 (АОС)
12 МГц Передача В8
। - »[ Прийом М8
870 880 890 900 910 920 930 940
950 960
'917 |933][935|
925 НСМТ8 15 МГц
-ЕГАС8 ~
ІТАС8
ШТ-900
952
Л МГц
872 883-888
2,01-895
.890
905
907
970 880 890 900
915
870 885
НСМТ8
15 МГц
С8М
А МГц
Передача В8
Прийом М8
-ч
(Дуплексне
рознесення
55 МГц)
Рис. 9.12. Частотні плани стандартів ССРЗ:
С8М — загальноєвропейський стандарт на цифрові ССРЗ;
АМР8 — стандарт на аналогові ССРЗ Північної Америки; П-АМР8
(АВС) — стандарт на цифрові ССРЗ Північної Америки; ТАС8
(ЕТАС8) — стандарт Великобританії на аналогову ССРЗ;
КМТ-900 — стандарт скандинавських країн на аналогову ССРЗ;
НСМТ8 — стандарт на аналогові ССРЗ Японії
Кожен стільник характеризується фіксованим присвоєнням
певної кількості пар частот від 1 до 15 (не більше) [29].
Якщо позначити Рк(п) — номер носійної частоти в смузі
890—915 МГц, Рт(п) — номер частоти переносника в смузі
935—960 МГц, то частоти каналів визначаються за такими форму-
лами:
Гк(и) =890,2+0,2(п-1), МГц; Рт (п) =Гк(и)+45 МГц; 1<п <124.
Кожна носійна частота містить 8 фізичних каналів, розміщених
в 8 часових вікнах у межах ТВМА-кадру й у послідовності кадрів.
Кожен фізичний канал займає те саме часове вікно в кожному
165
часовому ТВМА-кадрі. До формування фізичного каналу повідом -
лення й дані, представлені в цифровому вигляді, групуються
й поєднуються в логічні канали двох типів:
• канал зв’язку — для передачі кодованої мови або даних (ТСН);
• канал управління — для передачі сигналів управління
й синхронізації (ССН).
При відповідній комбінації логічних каналів на тому самому
фізичному каналі може бути розміщено більше ніж один тип логіч-
ного каналу.
9.І.7.2. Структура логічних каналів зв’язку
У стандарті Сг8М розрізняють логічні канали зв’язку двох ос-
новних видів [7, 35]:
• ТСН/Г (Гиіі Каіе Тгайїс Сйаппеї) — канал передачі повідом-
лень із повною швидкістю 22,8 кбіт/с (інше позначення Вт);
• ТСН/Н (НаИ Каіе ТгаПіс Сйаппеї) — канал передачі пові-
домлень із половинною швидкістю 11,4 кбіт/с (інше позна-
чення Ьш).
Один фізичний канал може являти собою канал передачі пові-
домлень із повною швидкістю або два канали з половинною швид-
кістю передачі. У першому випадку канал зв’язку займає одне
часове вікно; у другому — два канали зв’язку займають те ж саме
часове вікно, але з перемеженням у сусідніх кадрах (тобто кожен
канал — через кадр).
Для передачі кодованої мови й даних призначені канали зв’язку
наступних типів:
• ТСН/Р8 (Гиіі Ваіе ТгаГііс Сйаппеї і'ог Бреесй) — канал для
передачі мови з повною швидкістю;
• ТСН/Н8 (НаИ Каіе Тгаїііс Сйаппеї і'ог 8реесй) — канал для
передачі мови з половинною швидкістю;
• ТСН/Г 9,6 (Гиіі Каіе ТгаНіс Сйаппеї їог 9,6 кЬіі/в ІТеег
Ваіа) — канал передачі даних з повною швидкістю 9,6 кбіт/с;
• ТСН/Г 4,8 (Гиіі Ваіе Тгаіїіс Сйаппеї Гог 4,8 кЬіі/е ІТеег
Ваіа) — канал передачі даних з повною швидкістю 4,8 кбіт/с;
• ТСН/Г 2,4 (Гиіі Каіе ТгаНіс Сйаппеї їог 2,4 кЬИ/е ІТеег
Ваіа) — канал передачі даних з повною швидкістю 2,4 кбіт/с;
• ТСН/Н 4,8 (НаИ Каіе ТгаНіс Сйаппеї і'ог 9,6 кЬИ/е ІТеег
Ваіа) — канал передачі даних з половинною швидкістю
4,8 кбіт/с;
‘ • СН/Н 2,4 (НаИ Каіе Тгаі'Нс Сйаппеї їог 9,6 кЬИ/е ІТеег Ваіа) —
канал передачі даних з половинною швидкістю 2,4 кбіт/с.
166
Швидкість передачі цифрового мовного сигналу в каналі
ТСН/Е8 дорівнює 13 кбіт/с (за рахунок кодування збільшується до
22,8 кбіт/с у каналі ТСН/Е). Передача мови в каналі з половинною
швидкістю ТСН/Н8 ще не використовується. Цей канал розгля-
дається як перспективний при подальшому розвитку С8М, його
застосування дозволить практично подвоїти ємність трафіки. Канали
зв’язку можуть передавати широкий набір інформаційних повідом-
лень, але вони не використовуються для передачі сигналів управ-
ління. Крім того, для передачі даних по каналах зв’язку можуть
використовуватися різні протоколи, наприклад, МККТТ Х.25.
9.1.7.3. Структура логічних каналів управління
Канали управління (ССН) забезпечують передачу сигналів
управління й синхронізації. Розрізняють чотири види каналів
управління [7, 35, 36]:
• ВССН (Вгоадсазі Сопігої Сйаппеїз) — канали передачі сигна-
лів управління;
• СССН (Соттоп Сопігої СЬаппеїз) — загальні канали управ-
ління;
• 8ВССН (біапб-аіопе Песіісаіесі Сопігої Сііашіеіе) — індивіду-
альні канали управління;
• АССН (Аззосіаіей Сопігої СЬаппеїз) — сполучені канали
управління.
Канали передачі сигналів управління використовуються тільки
в напрямку від базової станції на всі рухомі станції. Вони несуть
інформацію, що необхідна рухомим станціям для роботи в системі.
Розрізняють три види каналів передачі сигналів управління
ВССН:
• ГССН (Ггециепсу Соггесііоп Сіїаппеі) — канал підстроювання
частоти, що використовується для синхронізації носійного
коливання в рухомій станції; по цьому каналу передається не-
модульована носійна з фіксованим частотним зсувом щодо
номінального значення частоти каналу зв’язку;
• 8СН (8упс1ігопігаііоп Сіїаппеі) — канал синхронізації, по яко-
му передається інформація на рухому станцію про кадрову
(часову) синхронізацію;
• ВССН (Вгоадсазї Сопігої СЬаппеї) — канал управління переда-
чею, забезпечує передачу основних команд по управлінню пе-
редачею (номер загальних каналів управління тих з них, які
поєднуються з іншими каналами, у тому числі й з фізичними
й т. д.).
167
Використовуються три типи загальних каналів управління
СССН:
• РСН (Ра§іп£ СЬаппеІ) — канал виклику, використовується
тільки в напрямку від базової станції до рухомої для її викли-
ку;
• КАСИ (Капдот Ассезз СЬаппеІ) — канал паралельного досту-
пу, використовується тільки в напрямку від рухомої станції
до базової для запиту про призначення індивідуального кана-
лу управління;
• АССН (Ассезз Сгапі СЬаппеІ) — канал дозволеного доступу,
використовується тільки для передачі з базової станції на ру-
хому (для виділення спеціального каналу управління, що за-
безпечує прямий доступ до каналу зв’язку).
Виділені індивідуальні канали управління використовуються
в обох напрямках для зв’язку між базовою й рухомою станціями.
Розрізняють два види таких каналів:
• 8ВССН/4 (8іапс1-а1опе Вейісаіесі Сопігої СЬаппеІ) — інди-
відуальний канал управління, що складається із чотирьох
підканалів;
• 8ВССН/8 (8іапсі-а1опе Оегіісаіесі Сопігоі СЬаппеІ) — індивіду-
альний канал управління, що складається з восьми підканалів.
Ці канали призначені для установки необхідного користувачу
виду обслуговування. По них забезпечується запит рухомої станції
про необхідний вид обслуговування, контроль правильної відпо-
віді базової станції й виділення вільного каналу зв’язку, якщо це
можливо. Сполучені канали управління також використовуються
в обох напрямках між базовою й рухомою станціями. По напрямку
«вниз» вони передають команду управління з базової станції, а по
напрямку «вверх» — інформацію про статус рухомої станції.
Розрізняють два види АССН:
• ГАССН (Разі Азеосіаіесі Сопігої СЬаппеІ) — швидкий сполуче-
ний канал управління, служить для передачі команд при
переході рухомої станції зі стільника у стільник, тобто при
«естафетній передачі» рухомої станції;
• 8АССН (81оху Аееосаііесі Сопігої СЬаппеІ) — повільний сполу-
чений канал управління, по напрямку «вниз» передає команди
для установки вихідного рівня потужності передавача рухомої
станції; по напрямку «вверх» рухома станція посилає дані, що
стосуються рівня встановленої вихідної потужності, обмірю-
ваного приймачем рівня радіосигналу і його якості.
168
У сполученому каналі управління завжди є один із двох кана-
лів: канал зв’язку або індивідуальний канал управління. Сполу-
чені канали управління завжди поєднуються разом з каналами
зв’язку або з індивідуальними каналами управління. При цьому
розрізняють шість видів об’єднаних каналів управління:
• ГАССН/ Г-Г — об’єднаний з ТСН/Г;
• ГАССН/Н — об’єднаний із ТСН/Н;
• 8АССН/ТГ — об’єднаний з ТСН/Г;
• 8АССН/ТН — об’єднаний із ТСН/Н;
• 8АССН/С4 — об’єднаний з 8ПССН/4;
• 8АССН/С8 — об’єднаний з 8ОССН/8.
Склад і призначення логічних каналів показано на рис. 9.13.
|.8РССН]
[ АССН І
Г ВССН І
{ АССІЇ] [ЮСН~]
8СН
| 5РССН/4 |—
І 8РСбН/8|—
Рис. 9.13. Склад і призначення логічних каналів: ВССН — канал
передачі сигналів управління; СССН — загальні канали управління;
8ВССН — індивідуальний канал управління; АССН — сполучені
канали управління; ГССН — канал підстроювання частоти носійної
(В8 -> М8); 8СН — канал часової синхронізації й розпізнавання В8
(В8 -> М8); ВССН — канал управління передачею (В8 —> М8);
РСН — канал виклику (В8 -» М8); КАСН — канал паралельного
доступу (В8 <- М8); АССН — канал дозволеного доступу (В8 -> М8);
8ВССН/4 — індивідуальний канал управління, що складається з 4-х
підканалів (В8 <-> М8); 8БССН/8 — індивідуальний канал управління,
що складається з 8 підканалів (В8 <-> М8); ГАССН — швидкий сполу-
чений канал управління (естафетна передача); 8АССН — повільний
сполучений канал управління (установка рівня випромінюваної
потужності М8)
169
9.1.7.4. Організація фізичних каналів
Для передачі повідомлень у каналах зв’язку ТСН і сполучених
каналах управління ЕАССН і 8АССН використовується 26-кадро-
вий мультикадр. Об’єднання каналів зв’язку з повного й половин- "
ного швидкістю з повільним сполученим каналом управління
8АССН показано на рис. 9.14.
а
*]
мультикадр = 26 ТРМА-кадрам = 120 мс
(іг Ь.Іг-ШгІгіТГПДГЕІДЕіск к 1т к Іт Ш
б
Рис. 9.14. Об’єднання каналів зв’язку: а — організація повно-
швидкісного каналу зв’язку (ТСН); б — організація напівшвидкісного
каналу зв’язку (ТСН); Т, і — ТОМА-кадр для передачі каналу (ТСН);
А, а — ТОМА-кадр для передачі 8АССН/Т; * — порожній ТОМА-кадр
У повношвидкісному каналі зв’язку в кожному 13-му ТБМА-
кадрі мультикадра передається пакет інформації каналу 8АССН;
кожен 26-й ТОМА-кадр мультикадра вільний. У напівшвидкіс-
ному каналі зв’язку пакет інформації каналу 8АССН передається
в кожному 13-му і 26-му ТПМА-кадрах мультикадра [7, 29, 35].|
Для одного фізичного каналу в кожному ТОМА-кадрі використо-]
вується 114 бітів. Тому що в мультикадрі для передачі каналу!
зв’язку ТСН використовується 24 ТБМА-кадра з 26 і тривалість,
мультикадра становить 120 мс, загальна швидкість передачі^
інформаційних повідомлень по ТСН каналу становить 22,8 кбіт/с.;
Канал 8АССН займає в повношвидкісному каналі зв’язку тільки
один ТОМА-кадр, тобто 114 бітів, коли швидкість передачі по»
8АССН каналу складе 950 біт/с. Повна швидкість передачі»
в об’єднаному ТСН/8АССН каналі з обліком порожнього (вільного);
26-го ТОМА-кадру становить 22,8 + 0,950 + 0,950 = 24,7 кбіт/с. ;
Як показано на рис. 9.14, в одному фізичному каналі за час 26-
кадрового мультикадра можуть передаватися два напівшвидкіс-|
них ТСН канали, кожен по 12 ТПМА-кадрів (Т і і). Порожній 26-й;
ТПМА-кадр у повношвидкісному каналі ТСН виділяється для ка-і
налу 8АССН у другому напівшвидкісному каналі ТСН. Для кожно-;
го напівшвидкісного каналу ТСН швидкість передачі становить;
ко !
11,4 кбіт/с; повна швидкість передачі в об’єднаному напівшвидкіс-
ному каналі ТСН/8АССН залишається колишньою — 24,7 кбіт/с.
Швидкий сполучений канал управління ГАССН передається поло-
виною інформаційних бітів часового інтервалу ТСМА-кадру
в каналі ТСН, з яким він сполучається у вісьмох послідовних Т або
І кадрах. Для передачі каналів управління (за винятком ЕАССН
і 8АССН) використовується 51-кадровий мультикадр [7, 35].
Об’єднання ВССН/СССН каналів. На відміну від структури
об’єднаного каналу ТСН/8АССН, де фізичний канал виділяється
для одного або двох абонентів, об’єднаний канал ВССН/СССН при-
значений для всіх рухомих станцій, які в той самий час перебува-
ють в одному стільнику. Більше того, всі підканали, що використо-
вуються в цій структурі, є симплексними.
У каналі передачі сигналів управління (ВССН, «мережа -^рухо-
ма станція») передається загальна інформація про мережу (стіль-
ник), у якій рухома станція перебуває в цей момент, і про суміжні
стільники.
У каналісинхронізації (8СН, «мережа—> рухома станція») пере-
дається інформація про часову (циклову) синхронізацію й розпізна-
вання приймача-передавача базової станції.
У каналі підстроювання, частоти (ГССН, «мережа —> рухома
станція») передається інформація для синхронізації носійної
рухомої станції.
Канал паралельного доступу (ВАСН, «рухома станція —» мере-
жа») використовується рухомою станцією в режимі пакетної
передачі АЬОНА для доступу до мережі у випадку, якщо треба
пройти реєстрацію при включенні або зробити виклик.
Канал дозволеного доступу (АСгСН, «мережа—> рухома станція»)
служить для використання спеціальних видів обслуговування
(8ОССН або ТСН) рухомою станцією, що раніше запитувала їх че-
рез канал КАСН.
Канал виклику (РСН, «мережа ->рухома станція») використо-
вується для виклику рухомої станції у випадку, коли ініціатором
виклику є мережа (абонент мережі). Більш докладне об’єднання
ВССН/СССН каналів розглянуте в [7, 29, 35]. Для захисту
логічних каналів від помилок, які мають місце в процесі передачі,
використовують три види кодування: блокове — для швидкого
виявлення помилок при прийманні; згорткове — для виправлення
одиночних помилок; перемеження — для перетворення пакетів
помилок в одиночні. Для захисту каналів від підслуховування
171
в каналах зв’язку й управління застосовується шифрування. Для
передачі повідомлень по фізичних каналах використовується гау-.
сівська частотна маніпуляція з мінімальним частотним зсувом
(<лМ8К).
9.І.7.5. Модуляція радіосигналу
Для модуляції радіосигналу в стандарті С8М застосовується
спектрально-ефективна гаусівська частотна маніпуляція з міні-1
мальним частотним зсувом (СтМ8К). Маніпуляція називається так
тому, що послідовність інформаційних бітів до модулятора прохо-
дить через фільтр нижніх частот з гаусівською амплітудно-частот-
ною характеристикою. Саме ця додаткова фільтрація відрізняє ме-;
тод СМ8К від методу М8К (Міпітипі 81іій Кеуіп§ — маніпуляція*
з мінімальним зсувом). Застосування гаусівського фільтра дає*
значне зменшення ширини спектра випромінюваного сигналу, що
приводить до збільшення спектральної ефективності систем?
зв’язку. Метод М8К являє собою частотну маніпуляцію, при якій»
носійна частота змінюється дискретно (через інтервали часу,і
кратні періоду основної цифрової інформаційної послідовності).
При цьому частота сигналу може приймати два значення [9]:
4=/Ь-Д/і/2=/0+ДЛ (9ЛУ
де Д) —центральна частота використовуваного частотного каналу.
Рознесення частот Д/ = [2 — мінімально можливе, при якому^
забезпечується ортогональність коливань із частотами й і2 на’
інтервалі Т тривалості одного біта, при цьому за час Т між коливан-
нями із частотами Д й /2 набігає різниця фаз, рівна я. Таким чином,'
термін «мінімальний зсув» у назві методу модуляції відноситься
(в указаному значенні) до зсуву частоти. При когерентній демоду-
ляції девіація частоти вибирається з умови
Д/ = А. (9.2$
4Т і
де Т — тривалість біта.
У методі М8К вхідна послідовність бітових імпульсів модулято-
ра розділяється на дві послідовності, що складаються відповідно
з непарних і парних імпульсів, і модульований сигнал (вихідний
сигнал модулятора) протягом чергового п-го біта визначається вира-
зом, що залежить від стану поточного п-го й попереднього (п -1)-го
біта
8(1) =А со8[2л(/0 ± Д/У], (п-1)Т<і <пТ, (9.3)
де А — амплітуда сигналу.
172
Представимо вираз (9.3) у вигляді
8(1) = А-С08(±2пЛ/')/ со8(2п/0/)-~А-8Іп(±2лЛ/')і•єіп(2л/'о/). (9.4)
Вираз (9.4) з урахуванням (9.2) можна записати як
п-і
.8’(/) ~ А-со8| ±~-- рсо8(2п/'0Л)-А-8Іп| +^^\віп(2л/'о/) (9.5)
\ 27і / \ 2Т)
2Т
при (п ~1)Т <1 <пТ.
З виразу (9.5) слідує, що поточна фаза модульованого сигналу
тобто набіг фази на інтервалі Т одного біта Д(р = ±—,
а миттєва частота
«(О =<Я<рСс)]<й = о)о । =2л /0 +-- ,
\. 4}
(9.6)
де Р = 1/ Т — частота бітової послідовності.
Миттєва частота приймає одне із двох значень або /2, постійне
протягом біта.
Структуру модулятора СМ8К представлено на рис. 9.15.
Вхідна бітова послідовність а надходить на вхід блоку ПП, що
розділяє цифровий потік на два потоки:
• ат(і) — синфазний (непарні біти);
• а® (і) — квадратурний (парні біти).
Модульований
сигнал 8(і)
Рис. 9.15. Структура модулятора СМ8К: ГФ — гаусівський фільтр;
ПП — перетворювач послідовності; ГЧ — генератор частоти;
ФО — фазообертач; ФІ — формувач імпульсів; ® — перемножувач;
Ф — суматор
173
( 'П’І і ( ТГ-/ і
±7Т- іЬе(0=ав.8іп ±-~_- (9.7)
у 4-1 / у у
Тривалість парних і непарних бітів дорівнює 2Т. У формувачах
імпульсів (ФІ) формуються імпульси у вигляді напівхвильових
обрізків косинусоїд і синусоїд, що є модулюючими сигналами для
модулятора М8К
ЬІ(і) =0.] СО8
Часові діаграми, що пояснюють роботу модулятора М8К, подано
на рис. 9.16.
На першому графіку рис. 9.16 представлений приклад вхідної
бітової послідовності а-модулятора.
Другий і третій графіки представляють відповідно послідовності
непарних а1 і парних бітів вхідної послідовності.
Четвертий і п’ятий графіки рис 9.16 показують форму моду-
люючих сигналів двох квадратурних каналів 6^.
З наведених аналітичних співвідношень безпосередньо слідує,
що початкова фаза <рн модульованого сигналу в методі М8К опи-
сується лінійно-ламаною кривою (графік 6 рис. 9.16), тобто залеж-
ність <рн(і) є безперервною, але не гладкою. Додавання гаусівського
фільтра приводить до згладжування кривої <рн (і) в точках зламу.
Ширина смуги В фільтра за рівнем мінус 3 дБ обирається рівною
В =0,3.?’. Оскільки в стандарті С8М В = 270,833кГц, смуга гаусівсь-
кого фільтра В = 81,3 кГц.
9.1.8. Кодування й перемеження в каналах стандарту Є5М
9.І.8.І. Загальна структурна схема кодування й перемеження
в стандарті (18М
Для захисту від помилок у радіоканалах мережі загального ко-
ристування наземного рухомого зв’язку С18М РЬММ використову-
ються згорткове й блокове кодування з перемеженням [7]. Переме-
ження забезпечує перетворення пакетів помилок в одиночні
помилки. Згорткове кодування є потужним засобом боротьби
з одиночними помилками. Блокове кодування, в основному, вико-
ристовується для виявлення нескоректованих помилок.
Блоковий код (п, й, і) перетворить к інформаційних символів в п
символів шляхом додавання символів парності (п -й), а також мо-
же коректувати І помилок символів.
Згорткові коди (ЗК) належать до класу безперервних завадо-
стійких кодів. Однією з основних характеристик СК є величина К,
що називається довжиною кодового обмеження і показує, на яке
максимальне число вихідних символів впливає даний інформацій-
ний символ. Тому що складність декодування СК по найбільш
174
2) Непарні біти,
збільшені у часі вдвічі
а,
3) Парні біти,
збільшені у часі вдвічі
°С
0 Т 2Т 37 47 57 67 77 87 97 10
1) Вхідна бітова
послідовність а
4) Модулюючий сигнал
(непарні біти)
6,-= а;віп (гЛ/2Т)
і ХГч і і і І І /Тч і /Гч 1
і/ і І і І і/ і \і/ і \і
и і \ і і і / і V і \
ї—і—1—।—і—і—і—і—X—।—ї
і і л і А і і і і і і
і і і\ і /і\ і /і і і і і
• । । 1 \1У1 і і і «
( І ( І (1111
І І І І І І І І І І 1
5) Модулюючий сигнал
(парні біти)
~ аЯ СО8 7)
Зл/2|—і——(•
6) Початкова фаза 71
модульованого сигналу л/2^
Фн(0
-л/21-----1-
' І
Рис. 9.16. Часові діаграми сигналів у методі М8К
175
вигідному, з погляду реалізації, алгоритму Вітербі зростає експо-
ненціально зі збільшенням довжини кодового обмеження, то
типові значення К малі й лежать в інтервалі 3—10. Інший недолік
СК полягає в тому, що вони не дозволяють виявляти помилки. То-
му в стандарті С8М для зовнішнього виявлення помилок викори-
стовується блоковий код на основі згорткового коду (2, 1, 5) зі
швидкістю г = 1 / 2. Найбільший виграш СК забезпечується тільки
при одиночних (випадкових) помилках у каналі. У каналах із зав-
мираннями, що має місце в С8М РЬММ, необхідно використовува-
ти СК разом з перемеженням.
В С8М РЬММ основні властивості мовних каналів і каналів
управління значно відрізняються друг від друга. Для мовних кана-
лів необхідний зв’язок у реальному масштабі часу з короткими
затримками при порівняно низьких вимогах до ймовірності помилки
в каналі. Для каналів управління потрібна абсолютна цілісність
даних і високий ступінь імовірності виявлення помилок, але допус-
кається більш тривалий час передачі й затримки.
Відповідно до загальної структури кадрів у стандарті С8М
(рис. 9.6) передача інформаційних повідомлень і сигналів управ-
ління здійснюється в нормальному часовому інтервалі (N6) ТБМА-
кадру. Структура N6 (два пакети по 5 7 інформаційних бітів кожен)
вимагає, щоб кількість кодованих бітів т, що відповідають п — не-
кодованим бітам у загальній схемі кодування й перемеження
(рис. 9.17), рівнялася б цілому числу, кратному 19. Потім ці біти
Кодовані дані
т бітів
Перекручення
Рис. 9.17. Загальна схема кодування й перемеження
176
зашифровуються й поєднуються в І груп. Кількість бітів у цих гру-
пах також повинна рівнятися 19, І груп переходять в І часових
інтервалів. Номер І називається ступенем перемеження [7].
У різних логічних каналах використовуються різні згорткові
коди, оскільки швидкості передачі й вимоги до захисту від поми-
лок також різні. Для спрощення механізмів кодування й декоду-
вання для формування кодів використовуються тільки кілька
поліномів. Це дозволяє використовувати згортковий код з однією
швидкістю г = 1/2. Однак, щоб виконати вимоги формування
повношвидкісного каналу зв’язку, а також привести у відповід-
ність структуру розміщення бітів зі структурою кадрів, необхідна
швидкість г = 244/456 =0,535. Для вирівнювання швидкості
в мовному каналі до г = 1/ 2 застосовують проріджування, тобто
періодичний пропуск деяких кодованих символів. Така операція
називається перфоруванням, а формовані таким чином коди нази-
ваються перфорованими. При прийманні декодер, знаючи алго-
ритм проріджування, інтерполює прийняті дані. При передачі
логічного швидкого сполученого каналу управління ГАССН пер-
форування не використовується. У табл. 9.4 наведено типи фор-
муючих поліномів, використовуваних для згорткового кодування
в різних логічних каналах.
Структурну схему радіотракта із блоками канального кодуван-
ня й перемеження, що відповідає елементам системи й Рекомен-
даціям стандарту СВМ, показано на рис. 9.18. Розглянемо більш
детально використовувану в стандарті С8М схему кодування
й перемеження для каналів передачі мови й каналів управління.
Таблиця 9.4
Типи формуючих поліномів
Формуючий поліном Логічний канал
Й'(С) = 1 + С3 + Л4 ТСН/Г8; ТСН/Г4, 8; ТСН/Н2, 4; 8АССН, ГАССН; 8ОССН; ВССН; РСН; АССН; КАСИ; 8СН
Й-(П)=1 + П2 + Л4 ТСН/Г8; 8АССН; ГАССН; 8ЛССН; ВССН; РСН; АССН; КАСН; 8СН
<§(£))= 1 + £>2 + Л3 + £)4 ТСН/Т9, 6; ТСН/Г4, 8; ТСН/Г4, 8; ТСН/Н2, 4
^(Л)=1+Л + Л4 ТСН/Г9, 6; ТСН/Н4, 8
«(£))= 1+Л + Р3 + Л4 ТСН/Г4, 8; ТСН/Н2, 4
177
9.І.8.2. Згорткове кодування й перемеження
в повношвидкісному мовному каналі
Узагальнену схему кодування в повношвидкісному мовному
каналі показано на рис. 9.19. Ця схема відповідає структурній
схемі радіотракта, наведеній на рис. 9.18. Мовний кодек передає
Рис. 9.18. Структурна схема радіотракта
із блоками канального кодування й перемеження
Клас 1а
Клас 16
Клас 2-
50 бітів 132 біти 78 бітів
260 бітів
--------------------
’ і Біти перевірки
на парність
50 бітів 3 132 біти 4
Згортковий код
Нульові біта
г=1/2й = 5
378 бітів 78 бітів
456 бітів = 8-57 бітів -> 8 пакетів
Рис. 9.19. Узагальнена схема кодування
в повношвидкісному мовному каналі
178
кожні 260 бітів інформаційної послідовності зі швидкістю 13 кбіт/с
на схему канального кодування. Перші 182 біти цього кадру, нази-
ваються в стандарті (18М бітами 1 класу, захищаються за допомо-
гою слабкого блокового коду для виявлення помилок у приймачі.
Кодування здійснюється таким чином: біти класу 1 поділяють-
ся додатково на 50 бітів класу 1а й 132 біти класу 16 (рис. 9.20, а).
Біти класу 1а доповнюються трьома бітами перевірки на парність
(рис. 9.20, б). Блоковий код являє собою вкорочений систематич-
ний циклічний код (53, 50) з формуючим поліномом виду
=В3 +£>+1. Структурну схему кодуючого пристрою показано
нарис. 9.21. Відповідно до прийнятого правила формування систе-
матичного коду, ключ закритий на час перших п’ятдесятьох
тактових імпульсів, а інформаційні біти, що надходять на вхід ко-
дуючого пристрою, одночасно надходять на блок зі формування
бітів перевірки на парність (рис. 9.18). Після п’ятдесятьох тактових
імпульсів перемикач спрацьовує і біти перевірки на парність
надходять із кодуючого пристрою.
Сформований у результаті кадр показано на рис. 9.20. На цій
стадії проводиться перший крок перемеження, показаний на
рис. 9.20. Біти з парними індексами збираються в першій частині
інформаційного слова, за якими ідуть три біти перевірки на
парність. Потім біти з непарними індексами запам’ятовуються
в буферній пам’яті й переставляються так, як показано на
рис. 9.20, в. Далі йдуть чотири нульових біти, які необхідні для ро-
боти кодера, що формує код, що виправляє випадкові помилки
в каналі. Після чого 189 бітів класу 1 кодуються згортковим кодом
(2, 1, 5) зі швидкістю г = 1/2 (рис. 9.18).
Структурну схему кодера і його формуючі поліноми наведено на
рис. 9.22. Як показано нарис. 9.20, г, після згорткового кодування
загальна довжина кадру становить 2 189+ 78 =456 бітів. Після
цього кадр із 456 бітів ділиться на вісім 57 бітових підблоків
(рис. 9.20, д), які піддаються діагональному й внутрікадровому пе-
ремеженню (рис. 9.19,9.20). Результати перемеження показано на
рис. 9.20, ж, з. Більш точно підблокиВ ІВ4 формуються в пакети
по 114 бітів, які є результатом блочно-діагонального перемеження
(ПІ/В). Нарис. 9.20, е біти В0 і В4 підблоків попарно перекручують-
ся, утворюючи процес внутрікадрового бітового перемеження
(1В1/В). У результуючий пакет (рис. 9.20, з) включені два
випереджальні прапори йі, Л0, які використовуються для класи-
фікації різних пакетів передачі.
179
260 біт/кадр Повношвидкісний мовний канал
260 інформаційних бітів
50 бітів 132 біти 78 бітів.
182 біти
Біти перевірки на парність
І М І Й2 І <14 І ••• |с749 РОІР1І Р2 гі50|гі51|гі52| ••• ріві гі182| ••• |</269
Ц 53 біти 132 біти 78 бітів
б
иО иі и2
и90 «91 «92 «93 «94 «95 «184
267 біт/кадр
Кінцева
комбінація
біти
«185-
«188
ЙО І Й2 | т/4 | ••• |аіво| РО | Р11 Р2 |<Н811«те 1 ... |<И оююіо </182 | |гі259
189 бітів 78 бітів
в
456 біт/кадр
|С376|С377| лаг | — | агви
78 бітів
г
СО | СІ | ,
378 бітів
114 бітів
е 114 бітів/пакет
В(0,0)|В(0,1)| — |В(0, 56)[В(4,0|В(4,1)| |В(4, 56)
ж
Випереджувальний прапор ) 16 бітів/пакет
В(0,0)|В(4,0)|В(0,1)| В(4, у - |В(0, 23)[71) |/ір| І І І І
116 бітів
з
Рис. 9.20. Структура кодування й перемеження в повношвидкісному
мовному каналі: а — початковий мовний кадр; б — циклічний код
класу 1 (знаходження помилок); в — переупорядкування і кінцева
комбінація; г — згортковий код г = 1 / 2, клас 1 (виправлення помилок);
д — переупорядкування і розділення; е — блочно-канальне перекручу-
вання; ж — розбивка на пакети; з — перекручування пакетів
180
г
Формуючий поліном £(В) = В3 + В + 1
Рис. 9.21. Структурна схема кодуючого пристрою
Рис. 9.22. Структурна схема кодера
9.І.8.З. Кодування й перемеження в каналах управління
На рис. 9.23 показано принцип захисту від помилок даних, пе-
реданих по каналах управління.
Ця схема використовується для всіх логічних каналів управ-
ління, за винятком блоків даних у каналі синхронізації (8СН) і да-
них у каналі паралельного доступу (КАСИ). Радіосистема приймає
по лінії передачі дані блоки довжиною п =184 біти. Спочатку вони
захищаються вкороченим двійковим циклічним кодом (Еіге код)
з формуючим поліномом вигляду: ^(І))=(£>23 +1)(£>17 +Л3 +1).
У систематичному вигляді послідовність кодованих циклічним
кодом інформаційних бітів над полем СгР(2) відображається поліно-
мом вигляду:
(7(0) Ц223 + 17(1)-І)222 + ... + (7(222) £>+(7(223),
де (7(0), (7(1)— (7(183) — інформаційні біти; (7(184), 17(185)—(7(223) —
біти перевірки на парність.
181
Рис. 9.23. Принцип захисту даних від помилок
У результаті сформований блок з 224 бітів (включаючи 40 бітів
перевірки на парність) доповнюється чотирма кінцевими (нульо-
вими) бітами для одержання рівного захисту для останніх бітів. За-1
уважимо, що цей же спосіб уже використовувався для формування;
часових інтервалів ТБМА-кадру, у якому передбачаються три'
захисні біти для забезпечення правильного відновлення останніх'
5 бітів в еквалайзері. Отримана в результаті блокового кодування:
послідовність піддається кодуванню згортковим кодом зі швид-
кістю г = 1/2 (ідентичний коду в каналі ТСН/Г8), що задається
поліномамиСгО = 1+£>3 +В4 іО1 = 1+І)+В2 +/)4.
У результаті згорткового кодування формується блок з 456 ко-
дованих бітів {С(0)—С(455)}. Так само як і в повношвидкісному
мовному каналі (рис. 9.20), отримана кодована послідовність під-
дається впорядкуванню й розподілу на 8 по 57 біт-пакетів
(БО—В7). Кожен пакет складається із блоків. Блок у, позначува-
ний В] = {5(у, 0), &(у, 1)... Ь(і, 56)}, формується з 456 кодованих бітів за
правилом &(у,і) =с(й), зумовленим табл. 9.5.
Блочно-діагональне й внутрікадрове перемеження здійснюють-
ся так само, яків повношвидкісному мовному каналі (рис. 9.20, е).
182
Таблиця 9.5
Правило формування блоку ВД
.) 0 Г— 0 1 2 3 4 5 6 7
і =0 к=0 57 114 171 228 285 342 399
54 121 178 234 292 349 406 7
128 185 242 299 356 413 14 71
192 249 306 363 420 21 78 135
256 313 370 427 28 65 142 199
5 320 377 434 35 92 149 206 263
384 441 42 39 156 213 270 327
448 49 106 163 220 277 334 391
56 113 170 227 294 341 398 455
120 177 234 291 348 405 6 63
10 184 241 298 355 412 13 70 127
248 305 362 419 20 77 134 191
312 369 426 27 84 141 198 255
376 433 34 91 148 205 252 319
440 41 98 155 212 269 326 383
15 48 105 162 219 276 333 390 447
112 169 226 293 340 397 454 55
176 233 290 347 404 5 62 119
240 297 354 411 12 69 1126 183
304 361 418 19 76 133 190 247
20 368 425 26 83 140 197 254 311
432 33 90 147 204 261 318 375
40 97 134 211 268 325 382 439
104 169 219 275 332 389 446 47
25 168 225 292 339 396 453 54 111
232 289 346 403 4 61 118 175
296 353 410 11 58 125 182 239
360 417 18 775 132 189 246 303
424 25 82 139 196 253 310 367
ЗО 32 89 146 203 250 317 374 431
96 153 210 257 324 381 438 39
160 217 274 331 388 445 46 103
224 281 338 395 452 33 110 157
288 345 402 3 60 117 174 231
35 352 409 10 57 124 181 238 295
416 17 74 131 138 245 302 359
24 81 138 195 252 309 366 423
88 145 202 259 316 373 430 31
183
Закінчення табл. 9.5
,/ =0 0 1 2 3 4 5 6 7
152 209 256 323 380 437 38 95
40 216 273 330 387 444 45 102 159
280 337 394 451 32 109 156 223
344 401 2 59 115 173 230 287
408 9 56 123 180 237 294 351
16 73 130 187 244 301 358 415
45 80 137 194 251 308 365 422 23
144 201 258 315 372 429 ЗО 87
208 255 322 379 436 37 94 131
272 329 386 443 44 101 158 215
336 393 450 51 108 165 222 279
50 400 1 58 115 172 229 286 343
8 55 122 179 236 293 350 407
72 129 186 243 300 357 414 25
136 193 250 307 364 421 22 79
200 257 314 371 428 29 86 143
55 254 321 376 435 36 93 150 207
56 328 385 442 43 100 157 214 271
392 449 50 107 164 221 278 235
Повну послідовність виконання операцій кодування й перемежен-
ня для всіх каналів зв’язку й управління С8М показано на
рис. 9.24.
У представленій схемі для каналів управління 8АССН, РСН,
АССН, 8ВССН використовується блокове прямокутне перемежен-
ня/деперемеження.
9.1.9. Обробка мови в стандарті 6$М
Процеси обробки мови в стандарті С8М спрямовані на забезпе- ;
чення високої якості переданих повідомлень, реалізацію додатко-
вих сервісних можливостей і підвищення споживчих якостей або- ;
нентських терміналів [7]. Обробка мови здійснюється в рамках і
прийнятої системи переривчастої передачі мови.
Система переривчастої передачі мови (БТХ) забезпечує вклю-
чення передавача тільки тоді, коли користувач починає розмову
й відключає його в паузах і наприкінці розмови. ПТХ керується де-
тектором активності мови (УАВ), що забезпечує виявлення !
й виділення інтервалів передачі мови із шумом і шуму без мови
навіть у тих випадках, коли рівень шуму порівняємо з рівнем мови.
184
5АССН, РСН,
Мова ТСН ЕАССН АССН, 8ОССН ВАСН Дані ТСН
Рис. 9.24. Повна послідовність операцій кодування й перемеження
для всіх каналів зв’язку: 1 — інформаційні біти; 2 — інформаційні
біти і кінцева комбінація; 3 — кодовані біти; 4 — перемеження бітів
До складу системи переривчастої передачі мови входить також
пристрій формування комфортного шуму, що включається й про-
слуховується в паузах мови, коли передавач відключений. Експе-
риментально показано, що відключення фонового шуму на виході
приймача в паузах при відключенні передавача дратує абонента
185
й знижує розбірливість мови, тому застосування комфортного шу-
му в паузах вважається необхідним. БТХ процес у приймачі вклю-
чає також інтерполяцію фрагментів мови, загублених через по-
милки в каналі. Структурну схему процесів обробки мови
в стандарті С8М показано на рис. 9.25, головним пристроєм у цій
схемі є мовний кодек.
Рис. 9.25. Структурна схема процесу обробки мови
9.1.9.1. Вибір мовного кодека
Робочою групою по розробці стандарту С8М були пред’явлені
наступні основні вимоги до мовного кодека:
• висока якість мови, що не поступається якості передачі мови
в кращих існуючих аналогових стільникових системах
зв’язку;
• низька швидкість передачі мови, що забезпечує можливість
ефективного канального кодування й результуючу швидкість
передачі в каналі зв’язку не вище 16 кбіт/с;
• мала затримка повідомлення в процесі перетворення мови;
• стійкість до помилок у каналі передачі;
• можливість роботи в широкому динамічному діапазоні вхід-
них впливів як сигналу, так і шуму;
186
• великий динамічний діапазон вихідних сигналів;
• незначне зниження якості мови при каскадному з’єднанні
кодеків;
• прозорість для сигналів даних;
• пряме сполучення із суміжними пристроями терміналів;
• простота реалізації;
• мале споживання потужності;
• низька вартість.
Для вибору мовного кодека С8М був організований конкурс
проектів [7]. До остаточного етапу конкурсу залишилося два під-
смугових 8ВС кодека й два кодека із предикативним кодуванням:
• КРЕ-ЬРС — Ве£и1аг-РиІ8е Ехсііаііоп/Ьіпеаг Ргедісаііуе
Сос1іп£ (Німеччина, Рйііірв) — кодек з регулярним імпульс-
ним збудженням і лінійним кодуванням із передбаченням;
• МРЕ-ЕТР — МиШ-РиІве Ехсііаііоп/Ьоп^-Тегт Ргебісііоп
(Франція, ІВМ) — кодек із багатоімпульсним збудженням
і довгостроковим передбаченням;
• 8ВС-АРСМ — 8иЬ-Вап<1 Сосііп^/Віоск-Асіарііуе РСМ іп 14 8иЬ-
Вапсіе (Швеція, ЕЬЬЕМТЕЬ) — чотирнадцятисмуговий під-
смуговий кодек з адаптивною ІКМ;
• 8ВС-АПРСМ — 8иЬ-Ваш1 Сосііп^/ Асіарііуе-Віїї'ег РСМ іп 6
8иЬ-Вап<І8 (Англія, ВгііівЬ Теїесот КевеагсЬ) — шестисмуго-
вий підсмуговий кодек з адаптивною диференціальною ІКМ.
Кодеки випробовувалися на 7 мовах у різних умовах передачі:
• 3 вхідних рівні: 12, 22, 32 дБ нижче рівня перевантаження;
• для трьох значень ймовірності помилки: 0 %, 0,1 %, 1 %;
• каскадному включенні двох кодеків.
Ураховувалися додаткові умови, такі як порівняння з компан-
дованою ЧМ по відношенню сигнал/шум від 8 до 25 дБ, з урахуван-
ням імітації завмирань при швидкості руху рухомої станції
36 км/год. У табл. 9.6 і на графіках рис. 9.26 показано порівняльні
характеристики кодеків при п’ятибальній шкалі середньої
експертної оцінки (М08) і різних швидкостях передачі (без захисту
від помилок). Крім того, у табл. 9.6 наведено значення величини
МОР8 — порівняльної обчислювальної складності в мільйонах
операцій у секунду.
По сукупності технічних характеристик для стандарту С8М був
обраний КРЕ-ЬРС кодек з довгостроковим прогнозуючим при-
строєм від МРЕ-ЬТР кодека, що дозволило знизити швидкість
передачі для запропонованого МРЕ-ЬТР кодека з 14,77 кбіт/с до
13 кбіт/с у модернізованому, прийнятому в С8М, ВРЕ/ЬТР кодеці.
187
Таблиця 9.т
Порівняльні характеристики кодеків ,
Кодек Якість мови Швидкість передачі МОР8 Ємність пам’яті у 16-бітових словах |
КРЕ-ЬРС 3,53 14,77 1,5 555 :
МРЕ-ЬТР 3,27 13,20 4,9 340 !
8ВС-АРСМ 3,14 13,00 1,5 350 1
8ВС-АОРСМ 2,92 15,00 1,9 448
Передана ЧМ (ГМ) 1,95 і
М08|
Рис. 9.26. Порівняльні характеристики кодеків
9.І.9.2. Алгоритм роботи
й структурна схема мовного КРЕ/ЬТР-ЕРС кодека
Принцип дії обраного методу кодування мови складається в до-*і
буванні основних характеристик мови у формі коефіцієнтів!
фільтра, по яких мова може бути відновлена з використанням
низькошвидкісноі квантизації. Структурні схеми кодера й деко-
дера мови показано на рис. 9.27 [7].
Зменшення швидкості до 13 кбіт/с досягається трьома етапами:1
• ЬРС — лінійним кодуванням із передбаченням;
• ЬТР — довгостроковим передбаченням;
• КРЕ — регулярним імпульсним збудженням.
188
Рис. 9.27. Структурна схема кодера й декодера мови
На першому етапі вхідний сигнал розділяється на сегменти
260 бітів по 20 мс. Потім у процесі ЬРС аналізу обчислюються вісім
коефіцієнтів г(ї) цифрового аналізуючого ЬРС фільтра, які викори-
стовуються як рівні, і мінімізується динамічний діапазон д, фільт-
рованої версії.
На другому етапі відбувається подальше зниження динамічного
діапазону за рахунок довгострокового передбачення, у процесі
якого кожен сегмент вирівнюється до рівня наступних один за од-
ним сегментів мови. У принципі, ЬТР фільтр віднімає попередній
період сигналу з поточного періоду. Цей фільтр характеризується
параметром затримки N і коефіцієнтом підсилення Ь. Період об-
числення цих параметрів дорівнює 5 мс. Вісім коефіцієнтів г(і)
аналізуючого ЬРС фільтра і параметри фільтра ЬТР аналізу кодують-
ся й передаються зі швидкістю 3,6 кбіт/с. Для формування послі-
довності збудження залишковий сигнал пропускають через фільтр
нижніх частот із частотою зрізу 3—4 кГц. Остаточно періодична
189
послідовність фрагментів передається зі швидкістю 9,4 кбіт/с,;
Загальна швидкість передачі становить 3,6 + 9,4 = 13 кбіт/с.
У декодері, як показано на рис. 9.27, мовний сигнал віднов-
люється по відгуках послідовності регулярного імпульсного збуд- -
ження (КРЕ) двоступінчастим синтезуючим фільтром. При цьому
якість мови відповідає якості мови, переданої по І8ВКГ, і перевер-
шує якість мови в аналогових радіотелефонних системах. Теоре-
тично час затримки мовного сигналу в кодеці дорівнює тривалості
сегмента й становить 20 мс. Реальний час затримки, з урахуванням
операцій канального кодування й перемеження, а також фізич-
ного виконання розглянутих операцій, становить 70—80 мс.
9.І.9.З. Детектор активності мови
Детектор активності мови (УАВ) відіграє вирішальну роль
у зниженні споживання енергії від акумуляторної батареї в порта-
тивних абонентських терміналах. Він також знижує інтерферен-
ційні завади за рахунок перемикання вільних каналів у пасивний
режим. Реалізація УАВ залежить від типу застосовуваного мовного!
кодека. Головне завдання при проектуванні УАВ — забезпечити;
надійну відмінність між умовами активного й пасивного каналів.;
Якщо канал на мить вільний, його можна заблокувати, і оскільки
середня активність розмови абонента нижче 50 %, це Може привес-.
ти до істотної економії енергії акумуляторної батареї. До пристроїв^
УАВ пред’являються наступні основні вимоги [7]: і
• мінімізація ймовірності фіктивної тривоги при впливі тільки
шуму з високим рівнем; “
• висока ймовірність правильного виявлення мови низького!
рівня; !
• висока швидкодія розпізнавання мови — для виключення за-
тримок включення;
• мінімальний час затримки вимикання. .=
У стандарті С8М прийнята схема УАП з обробкою в частотній
області. Структурну схему УАВ наведено на рис. 9.28. і
Її робота заснована на розходженні спектральних характери-!
стик мови й шуму. Вважається, що фоновий шум є стаціонарний^
протягом щодо великого періоду часу, і його спектр повільно)
змінюється в часі. УАВ визначає спектральні відхилення вхідного:
впливу від спектра фонового шуму. Ця операція здійснюється^
інверсним фільтром, коефіцієнти якого встановлюються стосовно;
до впливу на вході тільки фонового шуму. При наявності на вході
190 !
Рис. 9.28. Структурна схема детектора активності мови
мови й шуму інверсний фільтр здійснює придушення компонентів
шуму й, у цілому, знижує його інтенсивність.
Рівень суміші сигнал + шум на виході інверсного фільтра
порівнюється з порогом, що встановлюється в період дії на вході
тільки шуму. Цей поріг перебуває вище рівня шумового сигналу.
Перевищення граничного рівня приймається за наявність на вході
реалізації (сигнал + шум). Коефіцієнти інверсного фільтра й рівень
порога змінюються в часі залежно від поточного значення рівня
шуму при дії на вході тільки шуму.
Оскільки ці параметри (коефіцієнти й поріг) використовуються
детектором УАБ для виявлення мови, сам УАО не може на цій же
основі приймати рішення, коли їх змінювати. Це рішення прий-
мається вторинним УАП на основі порівняння обвідних спектрів
у послідовні моменти часу.
Якщо вони аналогічні для відносно тривалого періоду часу, пе-
редбачається, що має місце шум, і коефіцієнти фільтра й шумовий
поріг можна змінювати, тобто адаптувати під поточний рівень
спектральні характеристики вхідного шуму. УАЛ з обробкою
в спектральній області вдало сполучається з мовним КРЕ/ЬТР-
ЬРС кодеком, тому що в процесі ЬРС аналізу вже визначається
обвідна спектра вхідного впливу, необхідна для роботи вторинного
УАЦ.
9.1.9.4. Формування комфортного шуму
Формування комфортного шуму здійснюється в паузах актив-
ної мови й управляється мовним декодером. Коли детектор
активності мови (УАВ) у передавачі виявить, що абонент припиняє
розмову, передавач залишається ще включеним протягом наступ-
них п’яти мовних кадрів. Під час перших чотирьох характеристи-
ки фонового шуму оцінюються шляхом усереднення коефіцієнта
підсилення й коефіцієнтів фільтра ЬРС аналізу. Ці усереднені зна-
чення передаються в наступному п’ятому кадрі, що містить інфор-
мацію про комфортний шум (8ІВ-кадр).
191
У мовному декодері комфортний шум генерується на основі ЬРС
аналізу 8Ш-кадру. Щоб виключити дратівливий вплив модуляції
шуму, комфортний шум повинен відповідати за амплітудою
й спектром реальному фоновому шуму. В умовах рухомого зв’язку-
фоновий шум може постійно змінюватися. Це значить, що харак-
теристики шуму повинні передаватися з передавальної сторони на
приймальну сторону не тільки наприкінці кожного мовного спле-
ску, але й у мовних паузах так, щоб між комфортним і реальним
шумом не було б різких неузгодженостей у наступних мовних кад-
рах. Із цієї причини 8ІБ-кадри посилають кожні 480 мс протягом
мовних пауз. Динамічна зміна характеристик комфортного шуму
забезпечує натуральність відтворення мовного повідомлення при
використанні системи переривчастої передачі мови.
9.1.9.5. Екстраполяція загубленого мовного кадру
В умовах завмирань сигналів у рухомому зв’язку мовні фраг-
менти можуть піддаватися значним перекручуванням. При цьому;
для виключення дратівливого ефекту при відтворенні необхідно'
здійснювати екстраполяцію мовного кадру. Було встановлено, що;
втрата одного мовного кадру може бути значною мірою компенсо-!
вана шляхом повторення попереднього фрагмента. При значних поі
тривалості перервах у зв’язку попередній фрагмент більше не по-,
вторюється, і сигнал на виході мовного декодера поступово заглу-’
шається, щоб указати користувачеві на руйнування каналу. !
Те ж саме відбувається й з 8ІП-кадром. Якщо 8П)-кадр загубле-;
ний під час мовної паузи, то формується комфортний шум з пара-;
метрами попереднього 8ІП-кадру. Якщо загублено ще один 8ІП-^
кадр, то комфортний шум поступово заглушається. |
Застосування екстраполяції мови при цифровій передачі, фор^і
мування плавних акустичних переходів при завмираннях сигнал^
в каналах у сукупності з повним БТХ процесом значно поліпшує!
споживчі якості зв’язку з С8М РЬМЦ у порівнянні з існуючими!
аналоговими стільниковими системами зв’язку.
9.1.10. Аспекти безпеки в стандарті 65М
9.1.10.1. Загальний опис характеристик безпеки
Стільникові системи рухомого зв’язку нового покоління спро-
можні прийняти всіх потенційних користувачів, якщо будуть
гарантовані умови безпеки зв’язку: таємність і автентифікація
[7, 14]. Таємність повинна виключити можливість отримання
інформації з каналів зв’язку кому-небудь, крім санкціонованого
192
одержувача. Проблема автентифікації полягає в тому, щоб пере-
шкодити кому-небудь, крім санкціонованого користувача (відправ-
ника), змінити канал, тобто одержувач повинен бути впевнений,
що в даний момент він приймає повідомлення від санкціонованого
користувача. Основним способом забезпечення таємності є шифру-
вання. Відносно нова концепція — використання шифрування як
способу автентифікації повідомлень.
Автентифікація повідомлень через шифрування здійснюється
за рахунок включення в текст так званого коду ідентифікації, тоб-
то фіксованого або залежного від переданих даних слова, що зна-
ють відправник і одержувач або яке вони можуть виділити в про-
цесі передачі. Одержувач розшифровує повідомлення, шляхом
порівняння засвідчує, що прийняті дані є саме даними санкціо-
нованого відправника. До системи шифрування пред’являються
наступні основні вимоги:
• нелінійні зв’язки між вихідним текстом і зашифрованим тек-
стом;
• зміна параметрів шифрування в часі.
Якщо алгоритми шифрування відповідають першій вимозі, то
при невідомому ключі виключається можливість змінити код
ідентифікації, щоб уникнути виявлення факту несанкціонованого
доступу. Друга вимога виключає можливість порушення роботи
системи за рахунок відтворення «виявлювачем» прийнятого раніше
й записаного в пам’ять повідомлення. Перший шлях забезпечення
цих вимог — застосування синхронних систем передачі, але при
цьому необхідні системи циклової й тактової синхронізації, що
в багатьох випадках неприйнятно. Другий шлях — включення
в інформаційну послідовність (у кожне повідомлення) часових
міто.к так, щоб зашифровані дані були б однозначно з ними пов’язані.
Алгоритми шифрування діляться на два класи:
• класичні алгоритми;
• алгоритми з відкритим ключем.
Класичні алгоритми використовують один ключ для шифру-
вання — дешифрування. Алгоритми з відкритим ключем викори-
стовують два ключі:
• перший — для переходу від нешифрованого тексту до шифро-
ваного;
• другий — для зворотного переходу від шифрованого до не-
шифрованого .
193
Причому знання одного ключа не повинне забезпечити виявлен-
ня другого ключа. У цих алгоритмах один із ключів, звичайно вико-
ристовуваний для шифрування, можна зробити загальним, і тільки
ключ, використовуваний для розшифровки, повинен бути засекре-
чений. Ця особливість дуже корисна для зниження складності про-
токолу й інтеграції структур шифрування в мережах зв’язку.
Алгоритми шифрування з відкритим ключем побудовані на
визначенні однобічної функції, тобто деякої функції у = /(х), такої,
що для будь-якого х з її областю визначення Дх) легко обчислюва-
на, однак, практично для всіх у з її областю значень знаходження
х, для якого у = Дх) обчислювана, не здійсненна. Тобто, однобічна:
функція е окремою функцією, що легко розраховується ЕОМ
у прийнятному обсязі часу, але час розрахунку зворотної функції
в існуючих умовах неприпустимо великий.
Перший алгоритм шифрування із загальним ключем був назва-
ний Н8А. Алгоритм базується на двох функціях Е і Л, зв’язаних
співвідношенням:
ад*))=ВД*))-
Одна із цих функцій використовується для шифрування пові-
домлень, інша — для дешифрування. Таємність алгоритму засно-
вана на тому, що знання функції Е (або Л) не відкриває легкого спо*
собу обчислення Л (або Е). Кожен користувач робить загальною
функцію Е і зберігає в секреті функцію Л, тобто для користувача^
є відкритий ключ Ех і секретний Лх. Два користувачі А і В можутн
використовувати алгоритм К8А, щоб передати будь-яке зашифрсй
ване повідомлення. Якщо абонент А бажає відправити повідомЧ
лення М абоненту В, то він може зробити це таким чином:
• зашифрувати повідомленням; і
• підписати повідомлення М; і
• зашифрувати й підписати М. |
У першому випадку: А забезпечує перетворення М, використав
вуючи відкритий ключ С = ЛВ(М) і посилає його абоненту ВІ
В приймає С і обчислює ЛВ(С) =Вв(Ев(М)) = М.
У другому випадку: А підписує М за допомогою обчисленні^
Е =ВА (М) і посилає Е абоненту В (ці операції може здійснювати
тільки користувачА, якому відомий секретний ключ Лл). В одерг
жує і обчислює ЕА (Е)=Еа (Ла (М)) = М. В тепер відомо, що повЦ
домлення М дійсно послане користувачем А. У цьому випадку
таємність повідомлення М не гарантується, тому що всі можуть
здійснити таку ж операцію з використанням загального ключа ЕА
194
У третьому випадку. А обчислює Р -ВА(М) і С-ЕВ(Р) =
= ЕВ(І)А(М)). А посилає С до В. В одержує С і обчислює
ВБ(С) =Вв(Ев(Р)) =ВА (М). В може тепер легко одержати Л/, обчис-
ливши Еа (Ва (М)) — М. До операції шифрування й підпису кожне
повідомлення М повинне розділятися на блоки фіксованої довжи-
ни, потім кожен блок кодується як сукупність фіксованого числа
цифр. К8А кодер оперує такими окремими блоками в кожному
циклі кодування.
Алгоритм шифрування з відкритим ключем К8А забезпечує ви-
соку ступінь безпеки передачі мовних повідомлень і рекомендова-
ний до використання в цифрових системах рухомого радіозв’язку
нового покоління.
У стандарті С8М термін «безпека» розуміється як виключення
несанкціонованого використання системи й забезпечення таємності
переговорів рухомих абонентів. Визначено наступні механізми
безпеки в стандарті С8М:
• автентифікація;
• таємність передачі даних;
• таємність абонента;
• таємність напрямків з’єднання абонентів.
Захист сигналів управління й даних користувача здійснюється
тільки в радіоканалі. Режими таємності в стандарті С8М визнача-
ються Рекомендаціями, наведеними в табл. 9.7.
Розглянемо послідовно механізми безпеки в стандарті С8М, за-
гальний склад секретної інформації, а також її розподіл в апарат-
них засобах С8М системи. При цьому будемо використовувати
терміни й позначення, прийняті в Рекомендаціях С8М.
Таблиця 9.7
Рекомендації для режимів таємності стандарту Сг8М
С8М 02.09 Аспекти таємності Визначає характеристики безпеки, що за- стосовуються в мережах С8М. Регламен- тується їхнє застосування в рухомих станціях і мережах
С8М 03.20 Таємність, пов’язана з функціями мережі Визначає функції мережі, необхідні для забезпечення характеристик безпеки, розглянутих у Рекомендаціях С8М 02.09
С8М 03.21 Алгоритми таємності Визначає криптографічні алгоритми в системі зв’язку
О8М 02.17 Модулі дійсності абонентів (8ІМ) Визначає основні характеристики моду- ля 8ІМ
195
9.1.10.2. Автентифікація абонентів
Таємність даних. Процедури автентифікації й ідентифікації ви-
конуються при кожному встановленні зв’язку. Автентифіка-
ція — процедура підтвердження дійсності (дійсності, законності,
наявності прав на користування послугами стільникового зв’язку)
абонента стільникової системі зв’язку (ССЗ). Ідентифікація —
процедура ототожнення М8, тобто процедура встановлення прина-
лежності до однієї із груп, що мають певні ознаки. Ця процедура
використовується для виявлення загублених, украдених або
несправних апаратів.
В аналогових ССЗ першого покоління процедура автентифікації
мала найпростіший вигляд: М8 передавала свій унікальний
ідентифікатор (електронний серійний номер — Еіесігопіс 8егіаІ
ЬГишЬег, Е8Ь[), і якщо він відшукувався серед зареєстрованих
у домашньому регістрі, то процедура автентифікації вважалася
успішно виконаною. Такий спосіб автентифікації залишав більші
можливості для фрода, тому згодом і в аналогових системах,
і в ССЗ другого покоління з використанням додаткових можливо-
стей цифрових методів передачі інформації процедура автентифі-
кації була значно вдосконалена.
Ідея процедури автентифікації в цифровій ССЗ полягає в шиф-
руванні деяких паролів-ідентифікаторів з використанням квазіви-
падкових чисел, періодично переданих на М8 з М8С, і індивідуаль-
ного для кожної М8 алгоритму шифрування. Таке шифрування,
з використанням тих самих вихідних даних і алгоритмів, прова-:
диться як на М8, так і в М8С (або в центрі автентифікації), і автенти-
фікація вважається закінченою успішно, якщо обидва результати
збігаються [7, 13].
Для забезпечення автентифікації й шифрування інформації
при реєстрації абоненту присвоюється не тільки номер ІМ8І, але
й індивідуальний абонентський ключ Кі, що зберігається в центрі
автентифікації (АІТС), а також в обладнанні М8. Абонентський
ключ Кі у центрі автентифікації використовується для формуван-
ня триплету: ключа закриття інформації Кс, маркірованого
відгуку 8КЕ8 і випадкового числа ВАМВ. Спочатку генерується
випадкове число ВАМВ. ВАКВ і Кі є вихідними даними для обчис-
лення ключа шифрування Кс і 8КЕ8. При цьому використовують-
ся два різних алгоритми обчислення. Сформовані триплети для
кожного із зареєстрованих у мережі С8М абонентів передаються
в домашній регістр (НЬК), а при необхідності надаються М8С
196
(УЬК). Алгоритми обчислення Кс і 8ВЕ8 реалізовані не тільки
в центрі автентифікації, але й в М8.
У стандарті С8М процедура автентифікації пов’язана з викори-
станням модуля дійсності абонента, що називають також 8ІМ-кар-
тою (8ІМ-саг<1). Модуль 8ІМ — це знімний модуль, що має вид
пластикової картки, яка встановлюється у відповідне гніздо або-
нентського апарата. Модуль 8ІМ дозволяє вести розмову з будь-
якого апарата того ж стандарту, у тому числі з таксофонного. Мо-
дуль містить персона льний ідентифікаційний номер (ПІН) абонен-
та РШ, ідентифікатор ІМ8І, ключ Кі, індивідуальний алгоритм
автентифікації абонента АЗ, алгоритм обчислення ключа шифру-
вання А8. Унікальний ідентифікатор ІМ8І для поточної роботи
заміняється часовим ідентифікатором ТМ8І, що присвоюється
апарату при його першій реєстрації в конкретному регіоні, обумов-
леному ідентифікатором ЬАІ, і що скидається при виході апарата
за межі цього регіону. Ідентифікатор РШ — код, відомий тільки
абонентові, що повинен служити захистом від несанкціонованого
використання 8ІМ-карти, наприклад при її загубленні. Після
трьох невдалих спроб набору РШ-коду 8ІМ-карта блокується,
і блокування може бути зняте або набором додаткового коду — пер-
сонального коду розблокування (РИК), або по команді з М8С.
Процедура автентифікації відбувається таким чином. При
запиті М8 доступу до мережі центр автентифікації АПС через М8С
передає М8 випадкове число РАМП. М8, одержавши число КАМП
і використовуючи абонентський ключці, що зберігається в неї, об-
числює за допомогою алгоритму АЗ маркірований відгук 8КЕ8.
Сформувавши 8КЕ8, М8 передає його в М8С, де відбувається
порівняння прийнятого 8КЕ8 з 8КЕ8, обчисленим мережею. При
збігу М8 дозволяється доступ до мережі. Процедура автентифі-
кації здійснюється при реєстрації М8, спробі встановлення з’єд-
нання, відновленні даних, а також при активізації й дезактивізацїї
додаткових видів обслуговування. Процедуру автентифікації
показано на рис. 9.29.
Шифрування користувальницької інформації, переданої по
радіоканалу, здійснюється в ВТ8 і М8, де застосовуються ті самі ал-
горитми. Для шифрування користувальницької інформації вико-
ристовуються номер циклу доступу й ключ шифрування інфор-
мації Кс. В ВТ8 використовується Кс із триплети, а в М8 він
обчислюється на підставі отриманого випадкового числа КАМБ
і абонентського ключа Кі по алгоритму А8.
197
Рис. 9.29. Принцип автентифікації
Алгоритм А8 використовується для обчислення ключа шифру-,
вання (Кс) повідомлень і зберігається в модулі 8ІМ. Після прийому
КАМП рухома станція обчислює, крім відгуку 8КЕ8, також і ключ'
шифрування Кс, використовуючи КАМП, Кі і алгоритм А8
(рис. 9.29). Крім ВАКП, мережа посилає на М8 числову послід
довність ключа шифрування. Це число пов’язане з дійсним значені
ням Кс і дозволяє уникнути формування неправильного ключа..
Число зберігається в М8 і втримується в кожному першому пові-
домленні, переданому в мережу.
Для установки режиму шифрування мережа передає М8 коман-
ду СМС (Сірііегіп£ Мосіе Соттапсі — команда на перехід у режим
шифрування) на перехід у режим шифрування, після прийняття
якої станція, використовуючи наявний у неї ключ, приступає до
шифрування й дешифрування повідомлень. Потік переданих да-
них шифрують біт за бітом або потоковим шифром, використовую-
чи алгоритм шифрування А5 і ключ Кс. Процедуру встановлення
режиму шифрування представлено на рис. 9.30.
Ідентифікація обладнання починається із запиту в М8 номера
ІМЕІ. М8С отриманий номер ІМЕІ передає в регістр ідентифікації
обладнання (ЕІК), де є три списки обладнання М8: дозволені до ви-
користання, заборонені для використання й несправні. На підставі
інформації списків визначається, до якої групи належить М8 з но-
мером ІМЕІ. Результати направляються в М8С, де й приймається
рішення про доступ М8 до мережі.
198
М8
Повідомлення
А5 (•
Кс
СМС-комацда ।
на режим шифрування |
і
і
і
і
__________________
Шифроване £
повідомлення і
і
і
і
Мережа
А5
Кс
Повідомлення
Рис. 9.30. Установка режиму шифрування
9.1.10.3. Забезпечення таємності абонента
Для виключення визначення (ідентифікації) абонента шляхом
перехоплення повідомлень, переданих по радіоканалу, кожному
абоненту системи зв’язку присвоюється «тимчасове посвідчення
особи» — часовий міжнародний ідентифікаційний номер користу-
вача (ТМ8І), що дійсний тільки в межах зони перебування (ЬА).
В іншій зоні перебування йому присвоюється новий ТМ8І. Якщо
абоненту ще не привласнений тимчасовий номер (наприклад, при
першому включенні рухомої станції), ідентифікація проводиться
через міжнародний ідентифікаційний номер (ІМ8І). Після закін-
чення процедури автентифікації й початку режиму шифрування
тимчасовий ідентифікаційний номер ТМ8І передається на рухому
станцію тільки в зашифрованому виді. Цей ТМ8І буде використо-
вуватися при всіх наступних доступах до системи. Якщо рухома
станція переходить у нову область перебування, то її ТМ8І повинен
передаватися разом з ідентифікаційним номером зони (1АІ), у якій
ТМ8І був привласнений абоненту [7].
9.1.10.4. Забезпечення таємності
в процедурі коректування місця розташування
При виконанні процедури коректування місця розташування
по каналах управління здійснюється двосторонній обмін між М8
і ВТ8 службовими повідомленнями, що містять тимчасові номери
абонентів ТМ8І. У цьому випадку в радіоканалі необхідно забез-
печити таємність перейменування ТМ8І і їхню приналежність
конкретному абоненту.
Розглянемо, як забезпечується таємність у процедурі коректу-
вання місця розташування у випадку, коли абонент проводить се-
анс зв’язку й при цьому здійснює переміщення з однієї зони пере-
бування в іншу (режим «естафетної» передачі). У цьому випадку
199
рухома станція вже зареєстрована в регістрі переміщення УЬК
з тимчасовим номером ТМ8І, що відповідає колишній зоні перебу-
вання. При вході в нову зону розташування здійснюється процедура
впізнання, що проводиться по старому, зашифрованому в радіо-
каналі ТМ8І, переданому одночасно з найменуванням зони розта-
шування ЬАІ. ЬАІ подає інформацію центру комутації й центру
управління про напрямок переміщення рухомої станції й дозволяє
запросити колишню зону розташування про статус абонента і його
дані, виключивши обмін цими службовими повідомленнями по
радіоканалах управління. При цьому по каналу зв’язку повідом-
лення передається як зашифрований інформаційний текст із пере-
риванням повідомлення в процесі «естафетної передачі» на
100—150 мс. Процедуру коректування місця розташування, що
включає характеристики таємності, показано на рис. 9.31.
Запит на коректування
Рис. 9.31. Процедура коректування місця розташування М8
200
9.1.10.5. Загальний склад секретної інформації
і її розподіл в апаратних засобах Єг8М
Відповідно до розглянутих механізмів безпеки, що діють у стан-
дарті Сг8М, секретною вважається наступна інформація:
• КАМБ — випадкове число, що використовується для автен-
тифікації рухомого абонента;
• 8КЕ8 — значення відгуку — відповідь рухомої станції на
отримане випадкове число;
• Кі — індивідуальний ключ автентифікації користувача, що
використовується для обчислення значення відгуку й ключа
шифрування;
• Кс — ключ шифрування, що використовується для шифру-
вання/дешифрування повідомлень, сигналів управління й да-
них користувача в радіоканалі;
• АЗ — алгоритм автентифікації, що використовується для об-
числення значення відгуку із випадкового числа з викори-
станням ключа Кі;
• А8 — алгоритм формування ключа шифрування, що викори-
стовується для обчислення ключа Кс із випадкового числа
з використанням ключа Кі;
• А5 — алгоритм шифрування/дешифрування повідомлень,
сигналів управління й даних користувача з використанням
ключа Кс;
• СК8М — номер ключової послідовності шифрування, указує
на дійсне число Кс, щоб уникнути використання різних клю-
чів на передавальній і приймальній сторонах;
• ТМ8І — часовий міжнародний ідентифікаційний номер кори-
стувача.
У табл. 9.8 показано розподіл секретної інформації в апаратних
засобах системи зв’язку С8М.
Таблиця 9.8
Розподіл секретної інформації
№ ПЛІ. Апаратні засоби Вид секретної інформації
1 Рухома станція (без 8ІМ) А5
2 Модуль дійсності абонента (8ІМ) АЗ; А8; ІМ8І; Кі; ТМ8І/БАІ; Кс/СКВИ
3 Центр автентифікації (АІІС) АЗ; А8; ІМ8І/ЯІ
4 Регістр місця розташування (НЬК) Групи ІМ8І/КАКН/8КЕ8/КС
201
Закінчення табл. 9.8
№ П.ІІ. Апаратні засоби Вид секретної інформації
5 Регістр переміщення (УЬК) Групи ІМ8І/НАКС/8КЕ8/К'с,
ІМ8І/ТМ8І/ЬАІ/Кс/СК8К
6 Центр комутації (М8С) А5, ТМ8І/ІМ8І/КС
7 Контролер базової станції (В8С) А5, ТМ8І/ІМ8І/Кс
9.1.10.6. Забезпечення таємності
при обміні повідомленнями між НЬК, УЬК і М8С
Основним об’єктом, відповідальним за всі аспекти безпеки,
є центр автентифікації (АІІС). Цей центр може бути окремим
об’єктом або входити до складу якого-небудь обладнання, наприк-
лад, у регістр місця розташування (НЬК). Як керувати АІІС, буде
вирішувати той, кому буде доручена експлуатація мережі [7].
Інтерфейс П8М з АІІС не визначений. АІІС може вирішувати
такі завдання:
• формування індивідуальних ключів автентифікації користу-
вачів Кі і відповідних їм міжнародних ідентифікаційних
номерів абонентів (ІМ8І);
• формування набору КАМП/8КЕ8/1Гс для кожного ІМ8І і роз-
криття цих груп для НЬК при необхідності.
Якщо рухома станція переходить у нову зону розташування
з новим УЬК, новий УЬК повинен одержати секретну інформацію
про цю рухому станцію. Це може бути забезпечено наступними
двома способами:
• рухома станція підтримує процедуру ідентифікації по своєму
міжнародному номеру ІМ8І. При цьому УЬК запитує в регіст-
ра місця розташування НЬК групи даних КАКП/8КЕ8/А’с,
що належать даному ІМ8І;
• рухома станція підтримує процедуру автентифікації, викори-
стовуючи колишній тимчасовий номер ТМ8І з найменуван-
ням зони розташування ЬАІ. Новий УЬК запитує колишній
УЬК для посилки міжнародного номера ІМ8І і груп, що зали-
шилися, з КАЦП/8КЕ8/Кс, що належать цим ТМ8І/1АІ.
Якщо рухомий абонент залишається на більш тривалий період
в УЬК, тоді після певного числа доступів з автентифікацією УЬК
з міркувань таємності зажадає нові групи ВАМЦ/8КЕ8/А'с від
НЬК. Всі ці процедури визначені в Рекомендації С8М 09.02.
Перевірка автентифікації виконується в УЬК. УЬК посилає КА№0
202
на комутаційний центр (М8С) і приймає відповідні відгуки 8КЕ8.
Після позитивної автентифікації ТМ8І розміщається з ІМ8І. ТМ8І
і використовуваний ключ шифрування Кс посилають у центр
комутації (М8С). Ці ж процедури визначаються в Рекомендації
О8М 09.02. Передача секретної інформації з радіоканалу вже опи-
сана в попередніх розділах і визначена в Рекомендації С8М 04.08.
9.1.1*1. Обслуговування виклику в мережах стандарту Є$М
9.1.11.1. Підключення й відключення рухомої станції
Виконання процедури підключення залежить від того, чи була
М8 виключена (знеструмлена) або включена, але перебувала в не-
активному стані. У першому випадку мережа не має даних про
місцезнаходження М8, і в пам’яті мережі відсутні дані про іден-
тифікатор зони місцезнаходження. Після включення живлення
М8 сканує всі наявні частотні канали, настроюється на канал
з найбільш сильним сигналом і по наявності пачки корекції часто-
ти визначає, чи передається в цьому частотному каналі інформація
каналу ВССН. Якщо ні, то станція перебудовується на наступний
за рівнем сигналу частотний канал, і так доти, доки не буде знайде-
ний канал ВССН. Потім М8 знаходить пачку синхронізації,
синхронізується з обраним частотним каналом, розшифровує до-
даткову інформацію про ВТ8 (зокрема, 6-бітовий код ідентифікації
ВТ8) і приймає остаточне рішення про продовження пошуку або
про роботу в даній комірці.
Далі М8 шукає доступ до мережі й передає інформацію про те,
іцо вона є новим абонентом у даній зоні місцезнаходження (1), як
це показано на рис. 9.32.
Рис. 9.32. Процедура підключення рухомої станції
203
На підставі аналізу прийнятого повідомлення (ІМ8І) М8С звер-
тається (2) до НЬК із заявкою на відновлення даних місцезна-,
ходження даної М8, тобто ставить у відповідність номеру ІМ8І зону
обслуговування М8С, де перебуває М8. Після відновлення даних-
в НЬК (3) у зворотному напрямку передається підтвердження (4).
М8С, у зоні обслуговування якого в цей момент перебуває М8,
відзначає її в УЬК як активну, присвоюючи ІМ8І прапор «під.
ключений» (5). Після завершення дій по реєстрації М8 їй пере-
дається підтвердження (6). Після цього М8 вважається підклю-
ченою. Дана процедура одержала назву першої реєстрації (Еігзі
ге£І8Ігаііоп). ?
Якщо М8 була в неактивному стані, але включена, виконаний
процедури підключення залежить від того, чи змінила вона зон/
місцезнаходження. У випадку коли М8 у неактивному стані зали-
шалася в колишній зоні місцезнаходження, процедура підклю- і
чення полягає тільки в передачі повідомлення про підключення.
Тоді М8С в УЬК переводить М8 в активний стан, присвоюючи ІМ8І
прапор «підключений». При зміні зони місцезнаходження проце-і
дура підключення виконується так само, як і при першій реєстра-1
ції (рис. 9.32).
Процедура відключення необхідна для того, щоб інформувати:^
мережу про те, що М8 переходить із активного стану в неактивний^?
тобто щоб мережа не здійснювала пошук М8 при вхідних викликах]
до неї. При цьому незалежно від того, чи переходить М8 просто!
в неактивний стан або вимикається (знеструмлюється), вона поси-]
лає повідомлення про відключення (1, рис. 9.33).
204
М8С у цьому випадку робить тільки зміну даних в УЬК, при-
власнюючи номеру ІМ8І даного абонента прапор «відключений»
(2), і не передає підтвердження про зроблені дії, тому що М8 може
бути вже знеструмлена. Однак у цьому випадку може вийти так,
що через погану якість каналу М8С не одержить повідомлення
й буде вважати М8 підключеною. Щоб уникнути цього М8, перебу-
ваючи в активному стані, змушена періодично підтверджувати, що
вона перебуває в активному стані. Ці дії одержали назву періо-
дичної реєстрації (Регіосііс гещеігаііоп).
У стандарті О8М рухома станція вимірює й періодично передає
на ВТ8 наступні параметри: рівні сигналів ВТ8 робочої («своєї»)
комірки й до 16 суміжних комірок, вимірювані по сигналу каналу
ВССН; код якості прийнятого сигналу в робочій комірці —
функцію оцінки частоти бітової помилки (ВЕВ) по прийнятому
сигналу перед канальним декодуванням. Якщо М8С не одержує
періодично повідомлень реєстрації від М8, він відключає її, тобто
виставляє для цього ІМ8І прапор «відключений». Повідомлення
періодичної реєстрації мають повідомлення підтвердження, для
того щоб інформувати М8 і виключити повторні спроби реєстрації.
Період реєстрації може бути різним і визначається мережею. М8
інформується про період реєстрації по контрольному каналу.
9.1.11.2. Пошук рухомої станції
Маршрутизація вхідного виклику до М8 здійснюється М8С,
у зоні обслуговування якого в цей момент перебуває ця М8. Як
відомо, в УЬК М8С зберігається ідентифікатор зони місцезнаход-
ження М8. Отже, М8С знає які ВТ8 повинні здійснити пошук М8.
Тому М8С посилає повідомлення на передачу віщальної адреси по
каналу пошуку тим ВТ8, які покривають зону місцезнаходження
М8 (рис. 9.34).
М8 постійно контролює канал пошуку. Знайшовши адресоване
їй повідомлення, М8 повинна негайно відповісти М8С. Таким чи-
ном, М8С точно довідається, у якому стільнику (у зоні обслугову-
вання якої ВТ8) перебуває викликувана М8 і може приступити до
встановлення з’єднання [23].
9.1.11.3. Встановлення вихідного виклику
Рухома станція активна й вільна. При вихідному від М8 викли-
ку абонент спочатку повинен набрати весь номер викликуваного
абонента, і тільки після цього починати процес установлення
з’єднання. Такий підхід дозволяє виключити можливі помилки
205
Рис, 9.34. Пошук рухомої станції
в процесі набору номера, тому що приблизно 20 % викликів у стіль-
никовій телефонній мережі не кінчаються розмовою через помил-
ки абонента до закінчення набору номера. Крім того, це дозволяє
скоротити час, затрачуваний на передачу цифр номера в М8С [23].
Дії по встановленню з’єднання починаються з натискання
клавіші, що ініціює виклик. М8 при цьому передає повідомлення
М8С із запитом доступу, використовуючи канал доступу. М8С
у першу чергу призначає М8 канал сигналізації, перевіряє кате-
горію абонента (клас обслуговування) і відзначає його зайнятим.
Якщо абонент має право користуватися мережею, М8С посилає йом)
підтвердження на запит доступу. Тепер М8 може передаваті
повідомлення ініціації виклику й цифри номера викликуваною
абонента в М8С. Залежно від того, чи кінчається даний виклиі
у межах цієї або іншої мережі, номер викликуваного абонента ана-
лізується або М8С мережі, або передається далі в транзитний М8С
Повідомлення підтвердження встановлення з’єднання й вказівка
переходу на двосторонній користувальницький канал (ДКК) будуті
передані М8 тільки за умови вільності й доступності викликуваною
абонента. Тепер залишається тільки чекати відповіді викликува
ного абонента.
206
9.1.11.4. Встановлення вхідного виклику
Нехай визивним абонентом є абонент стаціонарної ТфЗК. Ви-
зивний абонент набирає номер викликуваного абонента М8І8ВМ
(МоЬіІе 8£аііоп Іпіегпаііопаї І8ВМ НииіЬег — міжнародний І8ВМ-
Номер рухомої станції) відповідно до рекомендацій МККТТ.
Маршрутизацію з’єднання до стільникової мережі здійснює ТфЗК,
при цьому визначається конкретна стільникова мережа [13].
Телефонна мережа загального користування проключає
з’єднання до транзитного СМ8С, тобто маючого вихід у ТфЗК
(рис. 9.35), і передає йому номер викликуваного абонента (1). М8С
аналізує номер викликуваної М8 (2) і передає повідомлення в НЬК
із запитом номера М8ККГ, посилаючи при цьому номер М8І8ВМ (3).
На підставі інформації, що зберігається в НЬК, здійснюється пере-
клад номера М8І8ВК у номер ІМ8І (4) і визначається М8С (УЬК),
у зоні обслуговування якого перебуває М8.
Після визначення М8С (УЬК) і ІМ8І формується повідомлення
даному М8С (УЬК) із запитом номера М8К№ (5). М8С, у зоні обслу-
говування якого перебуває М8, на підставі номера ІМ8І і даних
УЬК визначає стан М8. Якщо М8 підключена й вільна, М8С (УЬК)
виділяє номер М8К]\[, ставить його в однозначну відповідність із
номером ІМ8І (6) і передає у зворотному напрямку виділений но-
мер М8КМ (7). НЬК формує повідомлення й передає прийнятий
Рис. 9.35. Встановлення вхідного виклику
207
номер М8КМ транзитному М8С (8), що, маючи номер М8КМ, вста-
новлює з’єднання з М8С, у зоні обслуговування якого перебуває
викликувана М8.
Після встановлення з’єднання транзитний М8С передає йому
номер викликуваного абонента (10). М8С на підставі номера викли-
куваного абонента й даних УЬК визначає зону місцезнаходження
М8 (11), а отже, і ВТ8, які покривають дану зону місцезнаход-
ження. Після визначення ВТ8 М8С передає команду на пошук М8
(12). ВТ8 передає віщальну адресу М8. Отримавши адресоване їй
повідомлення, М8 відразу ж відповідає (13). Далі М8С призначає
двосторонній користувальницький канал (14) і передає вказівку
М8 на підключення до нього (15). Абонентові посилається сигнал
виклику.
9.1.11.5. Організація естафетної передачі
Нехай М8 зайнята, тобто використовує двосторонній користу-
вальницький канал (ДКК), і переміщається. При віддаленні від
ВТ8, у зоні обслуговування якої вона перебуває, знижується рівень
сигналу, відповідно і якість передачі, і на границі стільників вини-
кає необхідність зміни ВТ8 (користувальницького каналу). Ухва-
лення рішення про перемикання виклику, здійснюється мережею.
М8 тільки зобов’язана передавати результати вимірів рівня сигналу
і якості передачі. Отже, у процесі обміну інформацією між абонен-
тами необхідна передача сигнальної інформації для того, щоб,
синхронізувати процес передачі виклику від однієї ВТ8 до іншої.!
Через те, що число каналів обмежене, неможливо виділити окре-
мий канал для сигналізації. Тому призначений ДКК використо-
вується як для передачі користувальницької інформації, так
і сигналізації. При цьому рухома й базова станції повинні розріз-
няти ці види інформації [13].
Процес ухвалення рішення про передачу виклику полягає:
в наступному. Мережа завжди інформує про частоти контрольних-
каналів суміжних стільників і при зниженні рівня сигналу і якості!
передачі нижче граничного М8 здійснює вимір рівня сигналів кон-
трольних каналів суміжних стільників. Крім того, М8 продовжує;
вимірювати рівень сигналу і якість передачі «поганого» користу-
вальницького каналу. Результати вимірів передаються в В8С. За
результатами вимірів як рухомої станції, так і базової, контролери
В8С ухвалюють рішення щодо можливого перемикання виклику.'
Ухвалене рішення визначає, коли буде здійснене перемикання
виклику і який ВТ8. Після ухвалення рішення В8С буде
208 !
відповідати за перемикання тракту від «старої» ВТ8 до «нової».
При цьому можливі наступні ситуації (на рис. 9.36 відзначені
кружками із цифрами):
• перемикання виклику здійснюється від однієї ВТ8 до іншої,
які контролюються одним В8С. Після ухвалення рішення про
перемикання виклику, В8С повинен переключити тракт до
«нової» ВТ8 (В8С — ВТ8) і зарезервувати ДКК. Далі В8С пере-
дає вказівку М8 про перемикання на новий канал, старий
тракт і канал звільняються. Крім того, після перемикання
виклику М8 повинна одержати від В8С інформацію про
суміжні стільники. Дана ситуація не вимагає передачі інфор-
мації про зроблені дії в М8С. Якщо зміна стільника приводить
і до зміни зони місцезнаходження М8, вона після закінчення
обслуговування виклику повинна одержати доступ до мережі
й надіслати запит на відновлення даних зони місцезнаход-
ження;
• перемикання виклику здійснюється між ВТ8, які контролю-
ються різними В8С, але ці В8С включені в один М8С. У цьому
209
випадку мережа в значно більшому ступені залучена в процедуру
перемикання виклику. Тому що В8С, у зоні дії якого перебуває
М8, самостійно не може здійснити перемикання виклику
«нової» ВТ8, він звертається до М8С. М8С передає запит на
перемикання виклику В8С, що контролює «нову» ВТ8. Після
цього переключається тракт М8С — В8С — ВТ8 і резервується
ДКК, а М8 одержує вказівку про перехід на новий канал. Ста-
рий тракт руйнується. Крім того, для М8 передається інфор-
мація про суміжні стільники. Аналогічно, яків попередньому
випадку, якщо при зміні стільника змінюється й зона місце-
знаходження, М8 після завершення обслуговування виклику
повинна одержати доступ до мережі й передати запит на
відновлення даних зони місцезнаходження;
• перемикання виклику здійснюється між ВТ8, які контролю-
ються різними В8С, причому ці В8С включені в різні М8С.
Дана ситуація є більш загальним випадком, у якому присутні
всі сигнали, що використовуються при перемиканні виклику. При
цьому задіяні два М8С, і той М8С, у зоні обслуговування якого
перебувала М8, називають обслуговуючим (8егуіп& ехсіїаіще) або,
домашнім, а М8С, у зону обслуговування якого перемістилася
М8, — цільовим (Таг^еі ехсйап£е) або гостьовим. Одержавши
запит про перемикання виклику від В8С, що обслуговує М8С звер-
тається до цільового М8С з повідомленням на перемикання викли-
ку. Цільовий М8С вживає всі можливі дії по встановленню тракта
М8С-В8С-ВТ8 і резервуванню ДКК. Про переключення тракту
цільовий М8С інформує обслуговуючий М8С. Одержавши підтверд-
ження й установивши тракт між М8С, що обслуговує, М8С передає
вказівку М8 про перехід на новий користувальницький канал.
9.1.11.6. Відновлення даних місцезнаходження
Нехай М8 підключена, вільна й переміщається. У процесі пере-
міщення М8 постійно сканує контрольний канал і канал пошуку.
Канал пошуку контролюється з метою виявлення вхідного виклику
до М8, а контрольний канал для того, щоб знати зону обслугову-
вання. При цьому М8 не має даних про конфігурацію мережі. За
рівнем сигналу в контрольному каналі визначається момент пере-
тинання границі стільника. Для того, щоб інформувати М8 про
зону місцезнаходження, мережа безупинно по контрольному каналу
передає ідентифікатор зони місцезнаходження (ЬАІ). М8, порів-
нюючи прийнятий ідентифікатор із тим, що зберігається в її в па-
м’яті, може визначити момент зміни зони місцезнаходження [13].
210 р
У процесі блукання можуть виникнути наступні чотири ситу-
ації (на рис. 9.37 відзначені кружечками із цифрами):
• переміщення М8 з одного стільника в інший в межах однієї
зони місцезнаходження, але ВТ8 стільників контролюються
одним В8С (1);
• переміщення М8 з одного стільника в інший в межах однієї
зони місцезнаходження, але ВТ8 стільників контролюються
різними В8С, які включені в один М8С.
У першому й другому випадках М8 постійно «з’єднана» з кон-
трольним каналом і контролює рівні сигналу в ньому. Якщо М8
віддаляється від ВТ8, у зоні обслуговування якої вона перебуває,
то рівень сигналів зменшується й на границі стільників він досягає
граничного значення. У цьому випадку М8 ухвалює рішення щодо
зміни контрольного каналу.
Для того щоб вибрати канал з максимальним рівнем сигналів,
М8 послідовно вимірює рівні сигналів контрольних каналів
Рис. 9.37. Відновлення даних місцезнаходження
211
суміжних ВТ8. Після вибору каналу М8 здійснює перемикання,
і тому що зона місцезнаходження не змінилася, то немає необ-
хідності інформувати мережу про початі дії (2);
• переміщення М8 з одного стільника в інший, які належать
різним зонам місцезнаходження, контролюються різними
В8С, але включені в один М8С (3).
Нехай при зміні стільника змінюється й зона місцезнаход-
ження. Потрапляючи в новий стільник й змінивши контрольний
канал, М8 виявляє, що переданий цим каналом ідентифікатор зони
місцезнаходження не збігається із записаним у неї в пам’яті (на
рис. 9.37 це відзначено цифрою 1). У цьому випадку М8 повинна
інформувати мережу про зміну зони місцезнаходження. Даний
процес одержав назву змушеної реєстрації (Еогсесі ге^іеігаііоп).
Для змушеної реєстрації М8 у першу чергу одержує доступ до
мережі й передає запит на відновлення даних зони місце-
знаходження (2). Тому що стара й нова зони місцезнаходження
входять у зону обслуговування одного М8С, він здійснює віднов-
лення даних зони місцезнаходження в УЬК і інформує про це М8
(4), що, у свою чергу, заносить на пам’ять новий ідентифікатор
зони місцезнаходження; переміщення М8 з одного стільника
в інший, які належать різним зонам місцезнаходження, контро-
люється різними В8С, які включені в різні М8С (4).
При зміні не тільки зони місцезнаходження, але й зони обслуго-
вування М8С, необхідно зареєструвати М8 в УЬК нового М8С, зро-
бити зміну даних в НЬК і відмінити запис в УЬК колишнього М8С.
Одержавши по контрольному каналу новий ідентифікатор зони
місцезнаходження (1), М8 шукає доступ до мережі й передає запит
на відновлення даних зони місцезнаходження (2). М8С, аналізу-
ючи отримане від М8 повідомлення, довідається, що дана М8 не за-
реєстрована в його УЬК. Тому на підставі номера абонента (ІМ8І)
М8С звертається до НЬК, де зареєстрований даний абонент, із заяв-
кою на відновлення даних зони місцезнаходження цієї М8 (3), тоб-
то даних про зону обслуговування М8С. В НЬК здійснюється
відновлення даних (4). Про зроблені дії інформується М8С (5),
у зоні обслуговування якого в цей момент перебуває М8. Одержав-
ши підтвердження, М8С робить реєстрацію М8 в УЬК (6) і передає
для М8 підтвердження про відновлення даних місцезнаходження
(7). Крім того, НЬК після відновлення даних звертається із заяв-
кою до М8С, у зоні обслуговування якого перебувала М8, на скасу-
вання запису реєстрації М8 в УЬК (8). М8С скасовує запис реєст-
рації М8 в УЬК (9) і передає у зворотному напрямку підтвердження
про зроблені дії (10).
212
При виконанні процедури коректування місця розташування
по КУ здійснюється двосторонній обмін між М8 і ВТ8 службовими
повідомленнями, що містять тимчасові номери абонентів ТМ8І.
У цьому випадку в радіоканалі необхідно забезпечити таємність
зміни ТМ8І і їхню приналежність конкретному абоненту. Проце-
дуру коректування місця розташування представлено на рис. 9.38.
Процедура коректування місця розташування в момент еста-
фетної передачі полягає в наступному. Так як М8 уже зареєстрова-
на в регістрі переміщення УЬК з тимчасовим номером ТМ8І,
відповідним ТМ8І колишній зоні розташування, то при вході або-
нента в нову зону здійснюється процедура впізнавання, що прово-
диться по старому, зашифрованому в радіоканалі ТМ8І, передано-
му одночасно з номером зони розташування ЬАІ. ЬАІ подає
інформацію центру комутації й центру управління про напрямок
переміщення М8 і дозволяє запросити колишню зону розташуван-
ня про статус абонента і його дані, виключивши обмін цими служ-
бовими повідомленнями по радіоканалах управління. При цьому
по каналу зв’язку повідомлення передається як зашифрований
інформаційний текст із перериванням повідомлення в процесі
естафетної передачі на 100—150 мс.
Команда на перехід
в режим шифрування
Перехід в режим
шифрування
Передача даних коректування
місцезнаходження ТМ8І
ТМ8І нового
місцезнаходження
Звільнення каналу
(кінець зв’язку)
Рис. 9.38. Процедура коректування місця розташування
213
9.1.11.7. Роумінг
Роумінг — це функція, або процедура надання послуг ССЗ або-
ненту одного оператора в системі іншого оператора. При перемі-
щенні абонента в іншу мережу її М8С запитує інформацію мережі
по місцю його початкової реєстрації й при наявності підтвердження
повноважень абонента реєструє його. Дані про місце розташування
абонента постійно оновлюються в М8С первісної мережі, і тому всі
виклики, що туди надходять, автоматично переадресовуються в ту
мережу, де в цей момент перебуває абонент.
Для організації роумінгу ССЗ повинні бути одного стандарту,
а М8С рухомого зв’язку цього стандарту повинні бути з’єднані
спеціальними каналами зв’язку для обміну даними про місце-
знаходження абонента. Для забезпечення роумінгу необхідне
виконання трьох умов: наявність у необхідних регіонах ССЗ, сумісної
зі стандартом компанії, у якої був придбаний радіотелефон; наявт
ність відповідних організаційних і економічних угод про роумін-
гове обслуговування абонентів; наявність каналів зв’язку між сис-
темами, що забезпечують передачу звукової й іншої інформації
для роумінгових абонентів.
Розрізняють три види роумінгу: автоматичний; напівавтомат
тичний, коли абонентові для користування даною послугою в яко-
му-небудь регіоні необхідно попередньо повідомити про це свого
оператора; ручний, тобто обмін одного радіотелефону на інший,;
підключений до ССЗ іншого оператора. '
При автоматичному роумінзі спрощена схема організації,
роумінгу полягає в наступному. Абонент стільникової мережі, що
знаходиться на території «чужої» системи, що допускає реаліза-
цію роумінгу, ініціює виклик звичайним чином, як якби він пере-
бував на території «своєї» системи. !
М8С, переконавшись, що в його домашньому регістрі (ДР) цей-
абонент не значиться, сприймає його як роумера й заносить у гостьо->
вий регістр (ГР). Одночасно (або з деякою затримкою) він запитує,
вДР «рідної» системи роумера відомості, необхідні для організації|
обслуговування (застережені види послуг, паролі, шифри), і пові-і
домляє, у якій системі роумер перебуває в цей час; ця інформація,
фіксується в ДР «рідної» системи роумера. Після цього роумер
користується стільниковим зв’язком, як удома: вихідні від нього?
виклики обслуговуються звичайним чином, З ТІЄЮ ТІЛЬКИ різницею»!
що стосовні до нього відомості фіксуються не в ДР, а в ГР; виклики^
що надходять на його номер, переадресовуються «домашньою*!
214
системою на ту систему, де роумер гостює. Після повернення роуме-
ра додому в ДР «рідної» системи стирається адреса тієї системи, де
роумер перебував, а в ГР тієї системи, у свою чергу, стираються
відомості про роумера.
У стандарті С8М процедура роумінгу закладена як обов’язко-
вий елемент. Крім того, у стандарті Ст8М є можливість роумінгу
з 8ІМ-картами з перестановкою 8ІМ-карт між апаратами різних
варіантів стандарту С8М (С8М-900, С8М-1800 і 68М-1900),
оскільки у всіх трьох варіантах стандарту Сг8М використовуються
уніфіковані 8ІМ-карти. Процедура роумінгу в стандарті С8М стає
ще більш зручною з появою дворежимних, а надалі — і трьохрежим-
них абонентських терміналів (С8М-900/С8М-1800/ Сг8М-1900).
Для реалізації роумінгу рухомому абоненту мережі (18М при-
своюються наступні основні номери й ідентифікатори:
• міжнародний ідентифікатор рухомого абонента (ІМ8І) — за-
писується в ПЗУ 8ІМ-карти, що вставляється в рухому
станцію. ІМ8І містить у собі: код країни рухомого зв’язку
(МСС) — 3 знаки (для Росії відповідно до рекомендації Е.212
МСС = 250); код мережі оператора (ММС) — 2 знаки; номер
абонента в мережі оператора М8Ш — 10 знаків;
• номер мережі загального користування М8 — відповідає
телефонній нумерації кожної мережі оператора рухомого
зв’язку;
• тимчасовий роумінговий номер (М8КИ) — виділяється при
встановленні вхідного з’єднання до абонента-роумера на час
установлення з’єднання, але не більше ЗО с. Блок номерів
М8КИ виділяється із загальної телефонної нумерації мережі.
Інформація про місце розташування абонента повинна обновля-
тися в регістрі НЬК кожні кілька хвилин. Для цієї мети інфор-
мація періодично передається в базу даних НЬК з бази даних УЬК
комутаційного вузла, у якому тимчасово перебуває М8. Коли
викликуваному абоненту надходить вхідний виклик, регістр НЬК
визначає, яким чином можна з’єднатися з абонентом залежно від
його поточного місця розташування. У міру переміщення абонента
з однієї зони в іншу вміст НЬК постійно оновлюється. Такий
механізм дозволяє М8 абсолютно вільне пересування в межах всієї
мережі без ризику втратити вхідні виклики [13].
На рис. 9.39 показано основні процедури взаємодії мереж С8М
при вхідному виклику до М8, що перебуває в цей момент в іншій
зоні:
215
• 1 — прибулий М8 фіксується найближчою ВТ8 у візитній
мережі С8М, по радіоінтерфейсу з ВТ8 передається його іден-
тифікатор ІМ8І;
• 2 — здійснюється процедура відновлення даних місця розта-;
іпування М8: отриманий ІМ8І абонента з УЬК комутаційний
центр візитної мережі М8С передає в регістр НЬК.
НЬК перевіряє право абонента на роумінг і передає підтверд-
ження на відновлення даних. Потім слідує процедура запиту/
передачі абонентських даних (дані про послуги, параметри автен-
тифікації абонента); ?
• 3 — у домашню мережу надходить виклик до абонента, що пе-
ребуває в мережі іншого оператора С8М;
• 4, 5, 6 — процедури запиту/передачі тимчасового роумінго-
вого номера М8КМ для встановлення з’єднання;
• 7 — встановлення з’єднання по номеру М8КК, виділеному для-
М8 залежно від національного або міжнародного роумінгу/
або через міжміську, або через міжнародну мережі. ‘
216
9.1.12. Управління мережами зв’язку в стандарті ©$М
9.1.12.1. Завдання системи мережевого управління
Завдання управління процесами зв’язку в системі С8М вирі-
шуються ОМС — центром управління й обслуговування (рис. 9.1).
В основі побудови ОМС закладений принцип мережевого управ-
ління, відповідно до якого для системи мережевого керування
(С8М КМ) були визначені наступні завдання проектування [7,29]:
• система Сг8М КМ повинна забезпечувати взаємодію з існую-
чими системами зв’язку загального користування й бути
їхнім природним продовженням;
• система О8М КМ повинна бути досить гнучкою, щоб забезпе-
чувати перспективний розвиток наземних мереж зв’язку
загального користування (РЬМК), а також функцій і служб
мережевого управління;
• система Сг8М КМ повинна бути настільки прозорою для
технологій, використовуваних в існуючих мережах зв’язку
загального користування наземних рухомих об’єктів РЬМК,
наскільки це можливо;
• система Сг8М КМ повинна мати модульну структуру, щоб
незалежно від розмірів мережі, де здійснюється управління,
забезпечувати необхідні функції;
• система Сг8М КМ не повинна мати залежність від виготовлюва-
ча, тобто повинна передбачати взаємозамінність обладнання;
• структура й функції С8М КМ не повинні обмежувати діяль-
ність і вибір операторів і виготовлювачів, а також можливість
індивідуального використання, наприклад, для організації
приватних локальних мереж зв’язку;
• система С8М КМ повинна бути відмовостійкою, тобто ні
відмова обладнання, ні людський фактор не повинні приводити
систему або мережу зв’язку в неробочий стан.
Перераховані завдання вирішені шляхом прийняття для мереж
зв’язку Сг8М моделі відкритих мереж (081) міжнародної організації
стандартів (180), вибором функціональної архітектури системи
мережевого управління, що враховує різне технічне виконання,
чітким визначенням сполучення стандартів і протоколів передачі
повідомлень.
9.1.12.2. Принципи побудови системи мережевого управління
В основу побудови системи мережевого управління електро-
зв’язком (ТМК) у стандарті С8М покладена структурована
217
концепція МККТТ [7, 29], що враховує можливість розвитку й ін-
теграції створюваних і існуючих мереж управління. Відповідно до
обраної концепції С8М ТММ повинна забезпечити організовану ме-
режеву структуру для досягнення взаємозв’язку різних операцій-
них систем (для ТММ) і пристроїв зв’язку (для РЬМКГ) на основі
погодженої архітектури зі стандартними протоколами й при-
строями сполучення.
Концептуально ТММ являє собою окрему мережу, що сполу-
чається з РЬММ у декількох різних точках з метою одержання від
неї інформації й контролю її роботи. Для забезпечення управління
ТММ може використовувати окремі структурні частини РЬММ (на-
приклад, систему сигналізації 88 .№ 7, В-канал у структурі каналу
зв’язку І8БКГ).
Виходячи із загальної концепції С8М, ТМК забезпечує високий
ступінь гнучкості, що відповідає різним технологічним умовам по-
будови РЬМК і різним операторам. Функціонально ТММ забезпе-
чує засоби для транспортування й обробки інформації, що нале-
жать до управління РЬМКГ. Як показано на рис. 9.40, узагальнена'
функціональна архітектура для С8М ТМИ і РЬММ містить у собі
О8Р функціональні блоки операційних систем (08), проміжні '
функціональні блоки МР і функціональні блоки передачі даних
В8Р. Вони містять у собі основні функції ТМЬЇ, що дозволяє їй
вирішувати свої прикладні завдання. ТММ підключається до
функціональних блоків елементів мережі РЬММ (МЕР), а також і
безпосередньо до функціональних блоків робочої станції (УУ8Р).
Робоча станція може безпосередньо підключатися до різних
елементів мережі через зовнішні для ТММ з’єднання.
Контрольні точки, показані на рис. 9.40, визначають концеп-
туальні точки інформаційного обміну між функціональними бло-;
ками. Контрольна точка стає інтерфейсом, коли функціональні;
блоки включаються в окремі частини обладнання. Така функціо- ?
нальна концепція С8М ТММ забезпечує виконання функцій мере-
жевого управління на обладнанні РЬММ (у змісті використання;
тих самих ресурсів для обробки), над операційними системами,!
й проміжними пристроями, орієнтованими на мережеве управлін- і
ня. Слід зазначити, що у випадку застосування одного процесора;
для виконання функцій мережевого управління й функцій
зв’язку, вони завжди логічно розділяються.
218
ВР - контрольні точки (інтерфейси)
<7 - клас контрольних точок між 08, М
і № функціями;
/ - клас контрольних точок робочої станції
(з абонентами мереж 68М);
д - клас контрольних точок від робочої станції
до користувача (ММІ);
х - клас робочих точок для зв’язку з іншими
мережами, враховуючи інші (ТММ);
т - нестандартні внутрішні контрольні точки;
і - контрольні точки для зв’язку з іншими
мережами
РВ - функціональні блоки
ХЛ/ЗР - функціональний блок робочої станції;
08Р - функцзональний блок операційних систем;
МЕ - проміжний функціональний блок;
08Е - функції системи зв'язку 68М, що пов'язані
з передачею даних;
ОАЕ - функції адаптера О-інтерфейса;
8ЕЕ - функції підтримки (забезпечення) абонента;
МЕР - функції технічного обслуговування
абонентів;
ИЕЕ - функції елементів мережі.
Рис. 9.40 — Узагальнена функціональна архітектура
для С8М ТММ і РЬММ
9.1.12.3. Розподіл функцій мережевого управління в С8М
Операційні системи. Фізична конфігурація ТМК забезпечує
альтернативні рішення як централізації так і розподілу загальних
функцій операційних систем (08) і містить у собі:
• обслуговуючі прикладні програми;
• функції бази даних;
• забезпечення абонентського термінала;
• аналізуючі програми;
• форматування даних і передачу повідомлень.
В С8М ТММ всі ці функції представлені для централізованої
дистанційної обробки тобто в центрі управління й обслуговування
ОМС (у термінології ТММ потрібно розглядати як мережеву 08),
тоді як спеціальні частини цих функцій (так звані функції
219
життєзабезпечення) повинні локально бути присутніми у вузловій
базовій 08.
Процеси сполучення. Складовою частиною функцій мережі
управління зв’язком є процеси сполучення. Це процеси, які визна-
чають напрямки з’єднань і/або впливів на інформацію, передану
між окремими елементами мережі (ЦЕ) і операційними системами
по каналах передачі даних. Процеси сполучення класифікуються
по п’яти загальних категоріях:
• управління зв’язком;
• сполучення протоколів і обробка даних;
• сполучення (об’єднання) простих функцій;
• процеси прийняття рішень;
• зберігання даних.
Процеси сполучення мають місце як в автономному обладнанні,
так і в окремих елементах мережі.
Передача даних в О8М ТМЦ. Функції передачі даних (ВСЕ) для
С8М ТМЦ забезпечуються мережею передачі даних (БСЦ) або ло-
кальними мережами зв’язку (ЬСКГ). ОСЦ для С8М ТМЦ відповідає
еталонній моделі 081. Функції передачі даних містять у собі забез-
печення з’єднання через відповідні сполучення різних елементів?
мережі з операційними системами. Інтерфейс, що використову-;
ється у процесі з’єднань, визначається в Рекомендаціях МККТТ
М. 2х як (ІЗ інтерфейс. Цей інтерфейс забезпечує повний доступ дої
всіх частин ТМЬГ. Деякі функції визначені тим, що система сигна-
лізації МККТТ 88 № 7 повинна відноситися до інтерфейсу 03. Для;
інших функцій оператор має можливість використовувати закріп-і
лені канали за протоколом серії Х.25 або комутовані мережі
пакетної передачі даних загального користування (РСРВЬГ). У ло-
кальних мережах зв’язку (ЬСЦ) при здійсненні з’єднань із РЬМК
для реалізації функцій передачі даних ТМЦ можуть використову-
вати інтерфейс 02 МККТТ і А-Ьіє інтерфейс.
Елементи мережі. У системі зв’язку О8М елементами мережі
(ЦЕ) є вузли РЬМЦ, наприклад, М8С, НЬК, В88 або будь-яка части-
на зв’язкового обладнання. Елементи мережі можуть забезпечува-
ти наступні групи функцій мережевого управління:
• функції обслуговування об’єкта (МЕЕ), сполучені із процеса-
ми зв’язку; обслуговуваний об’єкт (МЕ) може мати одну або
більше функцій МЕГ;
• функції забезпечення об’єкта (8ЕГ), безпосередньо не вклю-
чені в процес зв’язку. До них відносяться, наприклад, локалі--
зація відмов, збір даних. Об’єкт забезпечення (8Е) може мата
одну або більше функцій 8ЕЕ.
220
Елементи мережі можуть виконувати функції першої або другої
групи, а також те й інше одночасно.
9.1.12.4. Стандартні інтерфейси
в системі мережевого управління Сг8М
Стандартні інтерфейси в системі мережевого управління забез-
печують взаємодію елементів мережі, операційних систем і робо-
чих станцій через мережі передачі даних (ВСІМ) або локальні
мережі зв’язку (ЬСМ) [7, 29]. Для гарантованої спільної роботи
елементів, що з’єднуються, мережі необхідні чіткі технічні вимоги
до інтерфейсу, функціонально незалежні від типу пристрою й по-
стачальника. Це вимагає сумісних протоколів зв’язку й сумісного
методу подання даних для передачі повідомлень, включаючи сумісні
описи групових повідомлень для функцій мережі управління.
Інтерфейси між ТМІЧ. Склад і функціональне призначення
інтерфейсів в С8М ТМЦ показано на рис. 9.41. Для передачі
-----------система сигналізації 88 № 7;
-------- -загальнілініїХ.25;
-----------з’єднання з Р8 РІМ;
-----------спеціальні лініїХ.25, що використовують 68М А-інтерфейс;
ммар - точка доступу до мережі управління;
8Р - вузлова точка системи сигналізації 88 № 7
Рис. 9.41. Склад і функціональне призначення інтерфейсів в С8М ТТіШ
221
повідомлень між мережами управління, використовуваними, на-
приклад, різними операторами, застосовується система сигналі,
зації МККТТ 88 № 7 або Х.25. При застосуванні 88 № 7 використо-
вуються протоколи МККТТ (Блакитна книга) Рекомендація 9- 795.
При використанні мереж Х.25 необхідні додаткові угоди між опе-
раторами по використанню протоколів більш високого рівня.
Деякі функції мережевого управління визначені СЕРТ робочою
підгрупою 8Р8 6 у Рекомендації С8М 09.02, що вимагає викори-
стання 88 № 7 у таких випадках:
• передачі інформації між М8С і НЬК іншій РЬМХ;
• ідентифікації обладнання;
• обмін повідомленнями між регістрами положення; і-
• при запиті на «естафетну передачу».
ТМИ інтерфейс між РЬММ і вузлами ТММ. В загальному випад- ,
ку оператори мереж можуть вільно використовувати або систему^
сигналізації 88 № 7, передбачену в РЬМИ, або спеціалізовану мережі
жу Х.25 відповідно до Рекомендацій МККТТ (Блакитна книгар
9.513. При використанні мереж Х.25 можуть бути необхідні засо-]
би для перетворення протоколів обміну (Х.25 — 88 № 7). Інфор-І
маційний обмін у процесі мережевого управління між В88 і М8Ц
(А-інтерфейс, рис. 9.42) забезпечується 88 № 7.
Вимоги до засобів файлового обміну забезпечуються викори-
станням елементів управління сигналізаційними з’єднаннями
(8ССР) класу 2 і транспортного протоколу Х.224 класу 2, або 8ССР
класу 3 і Х.224 класу 0. Також передбачена спеціальна версія С8М
щодо застосування Х.25 з’єднань на А-інтерфейсі. Інтерфейс між
ВТ8 і В8С (С8М А-Ьіе інтерфейс) заснований на застосуванні Ьар-ІЇ
протоколів для інформаційного обміну при мережевому управлінні.
Всі вузли РЬМЬГ, за винятком ВТ8, оснащені загальним Х.25-
інтерфейсом. Це забезпечує повний доступ до ТММ на рівні 93 або
локально, або дистанційно за рахунок використання окремого'
підключення до Р8 РПМ. При використанні в РЬМХ локальних ме-;
реж зв’язку ТММ інтерфейси визначаються СЕРТ Рекомендацією,
Т/К 02-11. Повну структурну схему процесів управління системою;
зв’язку С8М, склад і сполучення протоколів зв’язку показано на<
рис. 9.42. і
Протоколи більш високих рівнів, що використовуються В (І8М
ТММ. Сполучення на більш високих рівнях (вище рівня 3) може бу-
ти передбачене при використанні стандартних протоколів, засно-
ваних на МККТТ Рекомендаціях (Блакитна книга) 9-795 або на
стандартах 180 для загальних інформаційних служб управлінні;
222
1 - цей режим перебуває в стадії вивчення МККТТ СОМ Х1/2
Рис. 9.42. Структура процесів управління системою зв’язку С8М
(СМІ8) і доступу й управління файловим обміном (РТАМ), як це
ілюструється на рис. 9.42. Однак, на першому етапі не рекомен-
дується використання ОМАР в С8М ТМК, тому що це вимагає ме-
режевого обслуговування без підключень, що не може бути під-
тримане з боку 88 № 7ІХ.25. Крім того, способи файлового обміну,
які є обов’язковими для ефективного управління РЬМИ, повністю
не визначені в ОМАР.
223
9.2. Система стільникового рухомого зв’язку
стандарту 0-АМР5
9.2.1. Принципи побудови й загальні характеристики
Стандарт стільникового рухомого зв’язку Н-АМР8 був розро(
лений і прийнятий до використання в США. Необхідність йог
створення була обумовлена тим, що аналогова стільникова систем
зв’язку стандарту АМР8 уже перестала відповідати вимогам, пре
понованим до сучасних систем рухомого зв’язку, через малу пре
пускну здатність, недостатню якість зв’язку, обмеженого набор
послуг, відсутності засекречування переданих повідомлень і т. іі
На відміну від Європи, де для знову розроблювальної цифрової сие
теми стандарту С8М був виділений окремий частотний діапазої
у США не вдалося забезпечити нову розробку власною смугою ча<
тот. Тому Асоціацією промисловості стільникового зв’язку (СТІ£
і Асоціацією промисловості зв’язку (ТІА) було ухвалене рішенн
про спільне використання в одній смузі частот систем двох стаї
дартів: аналогового АМР8 і нового цифрового Н-АМР8, зберігаюч
при цьому існуючий в аналоговій системі рознос частот між каш
лами, рівний ЗО кГц [7, 14, 32].
Стандарт цифрового стільникового рухомого, зв’язку був рог
ре>блений в 1990 р.; система зв’язку на його основі одержала назв
Н-АМР8 (або АНС). Після проведення польових випробувань систе
ми в період 1990—1992 р. Асоціаціями СТІА й ТІА були прийняі
три внутрішніх стандарти:
• 18-54 — на систему стільникового зв’язку Н-АМР8 (АВС);
• 18-55 — надвомодову рухому станцію, що забезпечує зв’язком
за двома стандартами (аналоговому й цифровому);
• 18-56 — на базові станції.
Впровадження цих стандартів було тимчасовим кроком для того
щоб якнайшвидше впровадити цифрову технологію на риної
стільникового зв’язку США. Очікувалося, що стандарт 18-54 дозво
лить збільшити ємність трафіка існуючих мереж стільниковоп
зв’язку АМР8 до трьох разів, але з використанням аналоговий
каналів управління. Перехід до повної цифрової версії АМР£
загальмував би впровадження цифрової технології стільниковоп
зв’язку в США ще на три роки [7]. В1994 році був сформульований
новий стандарт США 18-136 на повністю цифрову систему стіліі
никового зв’язку, що представляє собою вдосконалений варіай
стандарту 18-54. Стандарт 18-136 за своїми функціональними моЖ
ливостями і надаваними послугами наближається до стандарт;
224
С18М. Стандарт 18-136 відкриває можливість впровадження між-
народного роумінгу. У цей час СИТА приступили до створення циф-
рових мереж персонального зв’язку (РС8). Розвиток технології
РС8 здійснюється в умовах активної конкуренції. Федеральна
комісія зв’язку США в березні 1995 року видала 102 ліцензії опе-
раторам мереж РС8 У діапазоні 1900 МГц. Одним з напрямків ство-
рення мереж РС8 з’явився перенос стандарту 18-54 (В-АМР8)
у діапазон 1900 МГц. Абоненти одержують можливість користува-
тися дводіапазонним терміналом, що забезпечує доступ до послуг
зв’язку в діапазонах 800 МГц і 1900 МГц [7]. Основні технічні ха-
рактеристики стандарту О-АМР8 наведено в табл. 9.9.
Таблиця 9.9
Основні технічні характеристики стандарту В-АМР8
№ п.п Характеристика Значення
1 Метод доступу ТПМА
2 Рознос частот, кГц зо
3 Кількість мовних каналів на носійну 3
4 Швидкість перетворення мови, кбіт/с 8
5 Алгоритм перетворення мови У8ЕБР
6 Загальна швидкість передачі, кбіт/с 48
7 Метод рознесення Перемеження
8 Еквівалентна смуга частот на мовний канал, кГц 10
9 Вид модуляції я/4 П(}Р8К
10 Необхідне співвідношення носійна/інтерференція 16
(С/І), дБ
11 Робочий діапазон частот, МГц 824—840;
869—894
12 Радіус стільників, км 0,5—20
9.2.2. Структура мережі, характеристики й радіоінтерфейс О-АМР8
Склад обладнання і його функціональне призначення майже
повністю повторюють відповідні положення стандарту С8М.
Структуру стільникової системи зв’язку стандарту В-АМР8 (АВС)
представлено на рис. 9.43. У цьому стандарті для перетворення
аналогового мовного сигналу в цифрову форму використовується
кодер УБЕЬР. Аналоговий сигнал мовного діапазону розбивається
на сегменти тривалістю по 20 мс, які перетворяться в 159 кодова-
них бітів, переданих зі швидкістю 7,95 кбіт/с. Далі ці дані піддають-
ся канальному кодуванню, для чого використовується згортковий
225
Рис. 9.43. Структура стільникової системи зв’язку
стандарту Ю-АМР8 (АОС)
код зі швидкістю г = 1/ 2. При цьому пакет, що надходить від мов-
ного кодера, що складається з 159 бітів, ділиться на дві групи: клас
1 — 77 бітів; клас 2 — 82 біти.
У групі 1 здійснюється зазначене вище згорткове кодування,
причому 7 бітів використовуються для виявлення помилок. Біти 2-ої
групи передаються без кодування. У результаті перетворень у ка-
нальному кодері мовний фрагмент тривалістю 20 мс представ-
ляється 260 бітами, що відповідає швидкості передачі 13 кбіт/с.
Структурну схему канального кодування представлено на
рис. 9.44. Результуюча швидкість (за результатами формування
Рис. 9.44. Структурна схема канального кодування
226
Кадр 40,02 мс (48,6 кбіт/с)
Звороний
канал
Синхро- послідовність 28 5АССН 12 Дані 130 ОУСС 12 Дані 130 В8У0 12 00-00
Рис. 9.45. Структура кадрів для стандарту з напівшвидкісним мовним
каналом: С — захисний інтервал; В — розділовий інтервал;
ЮУСС — цифровий перевірочний код; К8¥Т> — резерв для майбутнього
використання; 8АССН — повільний сполучений канал керування
ТВМА-кадру) становить 16,2 кбіт/с з розрахунку на одного абонен-
та. На рис. 9.45 показано структуру кадрів для стандарту з напів-
швидкісним мовним каналом.
Пакет в 260 кодованих бітів піддається перемеженню, принцип
якого ілюструється рис. 9.46. Мовний фрагмент ¥ розбивається на
дві частини. Одна частина передається у вікні 1, друга частина —
у вікні 4. Наступний фрагмент мови 2, тривалістю 20 мс, пере-
дається у вікні 4 і у вікні 1 у наступному кадрі. Структурну схему
рухомої станції наведено на рис. 9.47.
Для передачі повідомлень по радіоканалу використовується
спектрально-ефективна п/4 В(^Р8К модуляція, реалізована квад-
ратурною схемою із прямим переносом на носійну частоту.
Фрагмент Фрагмент Фрагмент
мови X і ¥ мови У і 2 мови 1 і УУ
1 2 3 4 5 6 7
Кадр 40 мс
Рис. 9.46. Організація перемеження пакета кодованих бітів
у стандарті В-АМР8 (АОС)
227
Антена
Рис. 9.47. Структурна схема рухомої станції
Рис. 9.48. Залежність ймовірності
помилки від відношення сигнал/завада
У цілому, потенційні характеристики стандарту 18-54 поступа-
ються характеристикам стандарту С8М. Для приклада на рис. 9.48
показано графіки залежностей імовірності помилки від відношен-
ня сигнал/завада (Рс /Раввака ) У мережах стандартів С8М і В-АМР8 ,
(АВС) з урахуванням завмирань сигналів при швидкості перемі- ;
щення рухомої станції
55 миль/година. Стандарт •
С8М має також переваги;
стосовно стандарту 18-54 *
у частині забезпечення
безпеки зв’язку й обсягу
функціональних можли-
востей. Крім того, поши-
рення С8М у глобальному
масштабі (Європа, Азія,
Африка, Австралія) дозво-
ляє абонентам цих мереж
подорожувати по усьому/
світу зі своїм радіотелефо-; і
ном у рамках автоматич-/
ного міжнародного роу- ,г
мінгу. Стандарт ВАМР8
228
не прийнятий у Європі, за винятком Росії, де він орієнтований на
регіональне використання.
Як видно із графіків рис. 9.48, у реальних каналах зв’язку для
однакових значень ймовірності помилки в Б-АМР8 потрібне
відношення сигнал/завада на 6—10 дБ більше, ніж в Сг8М. На
рис. 9.49 показано залежність якості прийому мови від відношен-
ня сигнал/завада (1с/-Яиваді1) в аналогових й цифрових (АБС
і С8М) мережах стільникового зв’язку. Як видно із цих графіків,
для забезпечення «прийнятної якості мови» енергетичні витрати
в каналах О-АМР8 повинні бути на 6—7 дБ вище, ніж в С8М. Гірші
енергетичні характеристики радіоканалів Б-АМР8 стосовно О8М
позначаються також і при плануванні мережі. Для розміщення
стільників з однаковими частотами в П-АМР8 потрібні більші
координаційні відстані, що знижує ефективність повторного вико-
ристання радіочастот.
Рис. 9.49. Залежність якості прийому мови
від відношення сигнал/завада (Рс/Рзавада)
9.3. Система стільникового рухомого зв’язку стандарту
9.3.1. Загальні принципи побудови
Розробка японської цифрової стільникової системи здійсню-
валася, в основному, компанією NN1?, що забезпечувала надання
послуг аналогового стільникового рухомого зв’язку в Японії, почи-
наючи із грудня 1979 року [1].
При розробці специфікації на цифрову систему зв’язку вважа-
лося необхідним:
• забезпечити економію спектра частот за рахунок застосуван-
ня спектрально-ефективних видів цифрової модуляції, вибо-
ру низькошвидкісного високоякісного мовного кодека
й поліпшення протоколів управління радіоканалами;
229
• знизити вартість апаратних засобів системи за рахунок засто-
сування часового розподілу каналів;
• розширити набір послуг за рахунок застосування архітектури
відкритих систем 081, а також функціонально закінчених
апаратних і програмних модулів.
До особливостей систем стандарту ЛВС варто віднести прямий
зв’язок з мережами КЯЖ, можливість шифрування переданих
повідомлень, застосування низькошвидкісного мовного кодека
У8ЕЬР зі швидкістю перетворення мови 11,2 кбіт/с, менший, ніж
в П-АМР8, рознос частотних каналів — 25 кГц.
При розробці стандарту й мережі ЯПС компанія NN7 орієнтува-
лася на задовільнення наступних основних вимог:
• забезпечення взаємодії з фіксованими мережами зв’язку
(Р8ТК, І8ВМ);
• забезпечення взаємодії рухомих абонентів з абонентами
різних стільникових мереж;
• з’єднання рухомої стільникової йфіксованої мереж через про-
стий інтерфейс.
Технічні характеристики стандарту ЛПС представлено в табл. 9.10.
Таблиця 9.10
Основні технічні характеристики стандарту ДОС
№ II.п Характеристика Значення
1 Метод доступу ТВМА
2 Рознос частот, кГц 25
3 Кількість мовних каналів на носійну 3(6)
4 Швидкість перетворення мови, кбіт/с 11,2(5,6)
5 Алгоритм перетворення мови ¥8ЕЬР
6 Загальна швидкість передачі, кбіт/с 42
7 Метод рознесення Перемеження
8 Еквівалентна смуга частот на мовний канал, кГц 8,3 (4,15)
9 Вид модуляції л/4П()Р8К
10 Необхідне співвідношення носійна/інтерференція (^с/-^завада) 13
11 Робочий діапазон частот, МГц 810—826 940—956 1429—1441 1447—1489 1453—1465 1501—1513
12 Радіус стільників, км 0,5—20
230
9.3.2. Склад обладнання й принципи функціонування
До складу стільникової мережі рухомого зв’язку стандарту ЛІС
входять три основних функціональних елементи [7, 14]:
• станція управління рухомим зв’язком МСС (МоЬіІе
Сотіпипісаііопв Сопігої 8іаііоп);
• базові В8 (Ваее 8іаііоп);
• рухомі станції М8 (МоЬіІе 8іаііоп).
Структуру мережі зв’язку стандарту 4ОС представлено на
рис. 9.50.
Станція управління рухомим зв’язком МСС є аналогом центра
комутації рухомого зв’язку М8С у стандарті С8М. Вона містить
у собі підсистему управління зв’язком рухомих абонентів Сг-МСС
(Сгаіе МоЬіІе Сотпшпісаііопб Сопігоі Сепіег) і їхнім з’єднанням
з абонентами фіксованої телефонної мережі; підсистему контролю
переміщення абонентів У-МСС (Уіеіі МоЬіІе Сошпшпісаііопе
Сопігої Сепіег), що забезпечує реєстрацію місця розташування
абонентів і їхнє з’єднання, а також регістр положення НЬК (Нопіе
Ьосаііоп Кещзіег), що здійснює ідентифікацію рухомих абонентів
і реєстрацію зони зв’язку.
РідіїаІ зідпаї£5 N0.7 Соттоп сїіаппеї ядпаї
Рис. 9.50 — Структура мережі зв’язку стандарту ДВС:
ІС8 — комутатор; О-МСС — підсистема управління зв’язком;
У-МСС — підсистема контролю переміщення абонентів; НЬК — регістр
положення; СЬК — регістр переміщення; В8 — базова станція;
М8 — мобільна станція
231
Для організації службового зв’язку й управління між станція-
ми управління МСС і основними її елементами використовується
система сигналізації 88 № 7 (на рис. 9.50 показана пунктирною
лінією). Фізичний канал зв’язку в стандарті ЛВС формується в од-
ному із трьох часових вікон ТВМА-кадру. Структуру фізичного ка-
налу в ЛВС показано на рис. 9.51.
Рис. 9.51. Структура фізичного каналу зв’язку в стандарті ДПС:
В — ВССН; 8 — 8ССН; Р — РСН; С — контрольний канал; Т — канал
для передачі даних
У цілому цифрова ССРЗ Японії багато в чому не уступає ССРЗ
стандарту С8М і по деяких параметрах перевершує американську
цифрову ССРЗ О-АМР8 (18-54) [7].
9.4. Цифрова стільникова система рухомого радіозв’язку
з кодовим розподілом каналів стандарту 15-95
В останні роки значний прогрес у телекомунікаційних техно-
логіях досягнутий завдяки переходу на цифрові види зв’язку, які,
у свою чергу, базуються на стрімкому розвитку мікропроцесорів.
Один з яскравих прикладів цього — поява й швидке впровадження
технології зв’язку із застосуванням цифрових шумоподібних сиг-
налів і методів багатостанційного доступу з кодовим розподілом
каналів, теорія яких була запропонована в СРСР Л. Е. Варакіним
[18, 28]. Багато фахівців у сфері телекомунікації думають, що
технологія стільникового зв’язку з кодовим розподілом каналів
СБМА (Соде Віуіеіоп Миіііріе Ассееє) у найближчі роки нового
232
сторіччя витисне аналогові ММТ, АМР8 і ін. і складе серйозну
конкуренцію цифровим технологіям, таким як С8М [7, 14].
Чудова властивість цифрового зв’язку із шумоподібними сигна-
лами — захищеність каналу зв’язку від перехоплення, завад і під-
слуховування [20, 28]. Саме тому дана технологія була спокон-
вічно розроблювана й використовувана для збройних сил США
і лише зовсім недавно американська компанія Сиаісотт на основі
цієї технології створила стандарт 18-95 (сйпіаОпе) і передала його
для комерційного використання.
Основні напрямки впровадження й використання СОМА — це
наземні фіксовані бездротові телефонні мережі, стільникові
мобільні системи зв’язку й супутникові системи зв’язку. Найбіль-
шого ринкового успіху домоглися розроблювані саме цих мереж.
У стільникових мережах впровадження СОМА сполучене з певними
технічними труднощами. При швидкому переміщенні рухомого
абонента (швидкість автомобіля більше 100 км/годину) відбува-
ється втрата сигналу через появу помилок у мережі внаслідок
недостатньої швидкодії процесорів, що обробляють сигнал.
У цей час метод багатостанційного доступу з кодовим розпо-
ділом каналів реалізований у декількох стандартах: стандарт
СОМА запропонований і впроваджується компанією С^иаісотт,
стандарт В-СОМА — компанією Іпіег Ощііаі, ЕН/СПМА — ком-
панією Тасіігап Теїесоттипісаііопє. Ці стандарти значно відріз-
няються один від одного, у першу чергу, за способом кодування
в каналах і методу розширення спектра. Побудовані на їхній основі
системи розрізняються між собою як функціональними можливо-
стями, так і областю застосування.
На відміну від інших цифрових систем, які поділяють відве-
дений діапазон на вузькі канали по частотній (ЕПМА) або часовій
(ТВМА) ознаці, у стандарті СПМА одночасно в широкій смузі час-
тот передають і приймають безліч сигналів, які не заважають один
одному. При цьому передану інформацію кодують і перетворюють
у шумоподібний широкосмуговий сигнал так, що його можна
виділити знову, тільки маючи у своєму розпорядженні код на
приймальній стороні. Центральними поняттями методу багато-
станційного доступу з кодовим розподілом каналів у реалізації
компанії Сиаісотт є пряме розширення спектра частот, кодуван-
ня по Уолшу й управління потужністю [7, 14, 41].
233
9.4.1. Загальні характеристики й структурна схема системи
Стільникова система рухомого радіозв’язку загального кори-
стування з кодовим розподілом каналів (СВМА) уперше була роз-
роблена фірмою Сиаісотт (США). Основна мета розробки поляга-
ла в тому, щоб збільшити ємність системи стільникового зв’язку
в порівнянні з аналоговою не менш, ніж на порядок і, відповідно,
збільшити ефективність використання виділеного спектра частот.
Технічні вимоги до системи СОМА сформовані в ряді стандартів
Асоціації промисловості зв’язку (ТІА) [7, 14, 40]:
• 18-95 — СВМА радіоінтерфейс;
• 18-96 — СВМА мовні служби;
• 18-97 — СВМА рухома станція;
• 18-98 — СВМА базова станція;
• 18-99 — СВМА служби передачі даних.
Система СВМА фірми Сиаісопііп розрахована на роботу в діа-
пазоні частот 800 МГц, виділеному для стільникових систем
стандартів АМР8, М-АМР8 і В-АМР8 (стандарти ТІА 18-19,18-20,
18-54, 18-55, 18-56, 18-88, 18-89, 18-90, 18-553). Безпека (або
конфіденційність) є властивістю технології СВМА, тому в багатьох
випадках операторам стільникових мереж не потрібно спеціаль-
ного обладнання шифрування повідомлень. Система СВМА ()иа1-
сошт побудована за методом прямого розширення спектра частот
на основі використання 64 видів послідовностей, сформованих за
законом функцій Уолша. Для передачі мовних повідомлень обра-
ний мовноперетворюючий пристрій з алгоритмом СЕЬР зі швид-
кістю перетворення 8000 біт/с (9600 біт/с у каналі). Можливі ре-
жими роботи на швидкостях 4800, 2400 і 1200 біт/с. У каналах
системи СВМА застосовується згорткове кодування зі швидкістю
1/2 (у каналах від базової станції) і 1/3 (у каналах від рухомої
станції), декодер Вітербі з м’яким рішенням, перемеження переда-
них повідомлень.
У технічних рішеннях компанії Сиаісотт розширення спектра
забезпечується за рахунок фазової модуляції сигналу псевдовипад-
ковою послідовністю (ПВП) із частотою проходження дискретів
1,23 МГц. Більш точно ця частота становить 1,2288 МГц, причому
1228,8 = 9,6 • 128, так що при частоті інформаційної бітової
послідовності 9,6 кбіт/с тривалості одного біта відповідає 128 дис-
кретам модулюючої псевдовипадкової послідовності. Смуга сигналу
з розширеним спектром за рівнем мінус 3 дБ становить 1,23 МГц,
234
причому за допомогою цифрового фільтра формується спектр,
близький до прямокутного [13].
Для модуляції сигналу використовуються три види функцій:
«коротка» і «довга» ПВП і функції Уолша порядків від 0 до 63. Всі
вони є загальними для базових і мобільних станцій, однак реа-
лізують різні функції (табл. 9.11) [13, 14].
Таблиця 9.11
Параметри кодових послідовностей у стандарті 18-95
Тип сигналу Довжина коду Виконувані функції
Базова станція Мобільна станція
Код Уолша 64 Кодове ущільнення або розподіл 64 каналів СВМА Завадостійке кодування
Короткий код 32 768 Розподіл сигналів базових станцій за величиною циклічного зсуву Код з однаковим фіксованим циклічним зсувом — як опорний сигнал скремблера
Довгий код 242 -1 (4,4- 1012) Проріджений довгий код — як опорна послідовність скремблера Довгий код з різними циклічними зсувами — як адресна послідовність
Тривалість дискрета у всіх трьох послідовностях однакова
й відповідає частоті проходження дискретів 1,2288 МГц. У прямо-
му каналі (від ВТ8 до М8) модуляція сигналу функціями Уолша
(бінарна фазова маніпуляція) використовується для розрізнення
різних фізичних каналів даної ВТ8; модуляція довгої ПВП
(бінарна фазова маніпуляція) — з метою шифрування повідом-
лень; модуляція короткої ПВП (квадратурна фазова маніпуляція
двома ПВП однакового періоду) — для розширення смуги
й розрізнення сигналів різних ВТ8 [9].
Розпізнавання сигналів різних станцій забезпечується тим, що
всі ВТ8 використовують одну й ту ж пару коротких ПВП, але зі зсу-
вом на 64 дискрети між різними станціями, тобто всього в мережі
511 кодів; при цьому всі фізичні канали однієї ВТ8 мають одну й ту
ж фазу послідовності.
Основні характеристики стандарту СПМА Оиаісотт наведено
в табл. 9.12.
235
Таблиця 9.1г
Основні характеристики стандарту СОМА,
технічні параметри обладнання мереж
Параметр Значення
Діапазон частот передачі М8, МГц Діапазон частот передачі ВТ8, МГц Відносна нестабільність носійної частоти ВТ8 Відносна нестабільність носійної частоти М8 Вид модуляції носійної частоти Ширина спектра випромінюваного сигналу, МГц: 824,040—848,860 869,040—893,970 ± 5-Ю8 ± 2,5-Ю"6 (ІР8К (ВТ8); О ^Р8К (М8)
• за рівнем мінус 3 дБ • за рівнем мінус 40 дБ Тактова частота, МГц Кількість елементів у ПВП, бітів: 1,25 1,50 1,2288
• для ВТ8 • для М8 Кількість каналів ВТ8 на 1 носійній частоті 32 768 242 - 1 1 пілот-канал; 1 канал сигналізації; 7 каналів перс, виклику; 55 каналів зв’язку
Кількість каналів М8 1 канал доступу; 1 канал зв’язку
Швидкість передачі даних, біт/с:
• у каналі синхронізації • у каналі персонального виклику й доступу • у каналах зв’язку Кодування в каналах передачі ВТ8 (канал синх., перс, виклику, зв’язку) 1200 9600;4800 9600;4800; 2400; 1200 згортковий код г= 1/2, довжина кодового огр. К = 9
Кодування в каналах передачі М8 згортковий код г = 1/3, К = 9; 64-чне кодування ортогональними сигна- лами Уолша
Необхідне для прийому відношення енергії біта інформації до спектральної щільності шуму (£0/А0), дБ Максимальна ефективна випромінювана потужність ВТ8, Вт 6—7 до 50
236
Закінчення табл. 9.12
Параметр Значення
Максимальна ефективна випромінювана потужність М8, Вт:
• 1 клас 6,3
• 2 клас 2,5
• 3 клас 1,0
Точність управління потужністю передавача М8, дБ ±0,5
На рис. 9.52 наведено спрощену структурну схему, що пояснює
принцип роботи системи стандарту СВМА.
Інформаційний сигнал кодується по Уолшу, потім переносить-
ся на носійну, спектр якої попередньо розширюється перемножу-
ванням із сигналом псевдовипадкової послідовності (ПВП). Кож-
ному інформаційному сигналу призначається свій код Уолша,
потім вони поєднуються в передавачі, пропускаються через
фільтр, і загальний шумоподібний радіосигнал випромінюється
передавальною антеною.
На вхід приймача надходять корисний сигнал, фоновий шум
і у вигляді завад сигнали від базових станцій сусідніх комірок і ру-
хомих станцій інших абонентів. Після ВЧ-фільтрації сигнал
Рис. 9.52. Принцип роботи системи стільникового зв’язку
стандарту СПМА
237
надходить на корелятор, де відбувається виділення корисного сиг-
налу в цифровому фільтрі за допомогою заданого коду Уолша.
У той же час спектр завад розширюється, і вони з’являються на
виході корелятора у вигляді шуму. На практиці в рухомій станції
використовується небагато кореляторів для прийому сигналів
з різним часом розповсюдження в радіотракті або сигналів, переда-
них різними базовими станціями.
У системах, заснованих на інших методах доступу, необхідно
планувати розподіл частотного ресурсу між сусідніми комірками,
для того щоб запобігти взаємному впливу сигналів сусідніх
комірок. У системах, що використовують метод СВМА, змінюючи
синхронізацію джерела псевдовипадкової послідовності, можна
використовувати ту саму ділянку смуги частот для роботи у всіх
комірках мережі. Таке 100 % -ве використання доступного частот-
ного ресурсу — один з основних факторів, що визначають високу
абонентську ємність мережі стандарту СВМА і спроіцують її орга-
нізацію. У системах, що використовує методи доступу з часовим
або частотним розподілом каналів, абонентська ємність комірки
жорстко обмежена і визначається числом доступних каналів
зв’язку або часових інтервалів. На противагу цьому системи на базі
СВМА мають динамічну абонентську ємність. І хоча є 64 коди
Уолша, ця теоретична межа не досягається в реальних умовах,
а абонентська ємність системи обмежується внутрісистемною
інтерференцією, викликаною одночасною роботою рухомих і базо-
вих станцій сусідніх комі-
рок. На рис. 9.53 проілюст-
ровано вплив один на одного
основних показників систе-
ми (числа абонентів, площі
радіопокриття базової стан-
ції, якості мови в каналі).
Кількість .
абонентів ‘
Площа
Якість
мови
Абонентська
ємність системи
Ці показники взаємо-
залежні й не можна одночас-
но досягти максимальних
значень кожного з них. Дово-
диться шукати компроміс.
Такий взаємозв’язок є пере-
Рис. 9.53. Динамічна ємність системи вагою системи, оскільки
стандарту СВМА
дає можливість гнучкого
238
проектування мережі. На-
приклад, у густонаселених
районах можна принести
в жертву площу покриття,
збільшивши число абонен-
тів, а на окраїнах за рахунок
зниження їхнього числа
збільшити площу зони об-
слуговування (якість мови
в обох випадках можна збе-
регти однаковою).
У реальних системах ру-
хомого стільникового зв’яз-
ку технології СНМА мова йде
про 25—ЗО абонентів на одну
базову станцію або сектор.
У системах фіксованого або-
нентського радіодоступу їх
більше (близько 45 абонен-
Рис. 9.54. Розподіл навантаження
в мережі стандарту СНМА
тів). Наочний розподіл навантаження на базову станцію, залежно
від кількості викликів і місця розташування станції в мережі,
представлено на рис. 9.54.
На рис. 9.55 наведено узагальнену структурну схему мережі
стільникового рухомого радіозв’язку СНМА, основні елементи
якої (ВТ8, В8С, М8С, ОМС) аналогічні використовуваним в стіль-
никових мережах із частотним (ММТ-450/900, АМР8, ТАС8) і ча-
совим розподілом каналів (С8М, НС8-1800, РС8-1900, В-АМР8,
ДНС). Основна відмінність полягає в тому, що до складу мережі
СНМА включені пристрої оцінки якості й вибору кадрів (8ІТ). Крім
того, для реалізації процедури м’якого перемикання між базовими
станціями, керованими різними контролерами (В8С), уводяться
лінії передачі між 811 і В8С (Іпіег В8С 8оЙ йагкіой).
Протоколи встановлення зв’язку в СНМА, також як у стандар-
тах АМР8 і М-АМР8, засновані на використанні логічних каналів.
В СНМА канали для передачі з базової станції називаються прями-
ми (Гогу/агсі), для прийому базовою станцією — зворотними
(Кеуегзе). Структуру каналів в СНМА у стандарті 18-95 показано на
рис. 9.56.
239
Р8ТИ
180Н
РОИ
Рис. 9.55. Узагальнена структурна схема мережі стільникового
рухомого радіозв’язку СОМА: ВТ8 (Вазе Тгапсеіуег Віаііоп) — базова
приймально-передавальна станція; В8С (Вазе Зіаііоп Сопігоііег) —
контролер базових станцій; ОМС (Орегаііоп апй Маіпіепапсе Сепіге) —
центр управління й обслуговування; 811 (8е1есіог ІТпіі) — пристрій
вибору кадру; ОВ (Оаіа Вазе) — база даних про абонентів і обладнання;
М8С (МоЬіІе Втуіісіііп# Сепіге) — центр комутації рухомого зв’язку
Канали СОМА
Прямі
Еогшагс! Сйаппеї
Зворотні
Веуегае Сйаппеї
Пілотний канал
РІІоі Сйаппеї
Канал доступу
Ассезз Сйаппеї
Канал синхронізації
8ипс. Сйаппеї
Канал зворотного трафіка
Нєуєгзє Тгагїіс Сйаппеї
Канал виклику
Радіпд Сйаппеї
Канал прямого трафіка
Еогиагсі ТгаНіс Сйаппеї
Рис. 9.56. Структура каналів в СОМА у стандарті 18-95
240
и
9.4.2. Архітектура лінії «вниз»
Логічні канали лінії «вниз» (прямі канали) включають чотири
типи каналів:
• канал пілот-сигналу (пілотний канал);
• синхроканал (канал синхронізації);
• викличний канал (канал персонального виклику);
• канал прямого трафіка.
Сигнали різних каналів взаємно ортогональні, що гарантує від-
сутність взаємних завад між ними на одній ВТ8. Внутрісистемні
завади в основному виникають від передавачів інших ВТ8, що пра-
цюють на тій же частоті, але з іншим циклічним зсувом [13].
Відображення логічних каналів на фізичні в прямому напрямку
здійснюється за допомогою системи ортогональних функцій Уол-
ша довжини 64: IV/, і =0,1,...,63, де і — номер функції Уолша. Стан-
дартом 18-95 передбачається організація одного пілотного каналу,
одного каналу синхронізації, від одного до семи каналів виклику
(залежно від абонентського навантаження на ВТ8) і від 55 до
62 каналів прямого трафіка, оскільки частину каналів виклику
допускається використовувати як канали трафіка. Відповідність
між логічними й фізичними каналами показано нарис. 9.57 [44].
Потужність випромінювання ВТ8 [39]
п
^ВТ8 ~-^пс Лзс +^епв
і=1
де Рпс =4Вт — потужність пілот-сигналу; Рсс =0,39 Вт — потуж-
ність синхросигнала; Рспв = 1,4 Вт — потужність сигналу персо-
нального виклику; Ртрі = (0,23—1,095) Вт — потужність сигналу
і-го каналу при передачі інформації (трафіка), обумовлена ВТ8 за-
лежно від дальності М8; п — число активних каналів трафіка.
Прямий канал зв'язку
Пілотний канал Синхро- канал Канал виклику ... Канал виклику Канал прямого трафіка ... Канал прямого трафіка Канал прямого трафіка ... Канал прямого трафіка
та таг ми ... та та ... ТО1 таз ... таз
Рис. 9.57. Структура прямого каналу ССРЗ стандарту 18-95
241
9.4.2.1. Пілотний канал
Випромінювання пілот-сигналу відбувається безупинно. Пілот-
сигнал — це сигнал носійної, який використовується М8 для вибо-
ру робочої комірки (за найбільшим сигналом), а також у якості
опорного для синхронного детектування сигналів інформаційних
каналів.
Пілотний канал призначається для початкової синхронізації
М8 з мережею й оцінки параметрів прямого каналу приймачем М8.
Потужність, відведена пілотному каналу, звичайно на 4—6 дБ пе-
ревищує потужність у каналі трафіка. Тим самим забезпечуються,
з одного боку, умови для надійного введення й наступної стійкої
роботи петель автопідстроювання фази й затримки когерентного
приймача М8, а з іншого боку — точність вимірювань параметрів
сигналу ВТ8, достатня для процедур ВАКЕ, естафетної передачі
й управління потужністю ВТ8.
Згідно рис. 9.57 пілотному каналу привласнена нульова функ-
ція Уолша У/0, тобто послідовність із одних нулів.
Інформаційні дані цим каналом не передаються. Після додаван-
ня по модулю 2 цих послідовностей результуючий потік (також
складається з одних нулів) надходить на перетворювач (рис. 9.58),
що перетворює булеві значення символів (0,1) у двополярні відліки
відповідно (+1, -1). Після об’єднання із сигналами інших
фізичних каналів (див. нижче) сумарний сигнал надходить на мо-
дулятор, у якому піддається прямому розширенню спектра, пере-
множуючись із двома псевдовипадковими скремблюючими послі-
довностями ПВП-І і ПВП-СЗ (символи І і відповідають синфазній
і квадратурній складовим). Період кожної з названих ПВП містить
215 чипів, частота проходження яких відповідно до стандарту
1,2288 Мчип/с
1,2288 Мчип/с
Рис. 9.58. Структурна схема пілотного каналу
242
становить 1,2288 Мчип/с. Прямий підрахунок показує, що на од-
ному двосекундному відрізку вміщається в точності 75 періодів
коротких ПВП. Структурно короткі ПВП являють собою М-послі-
довності довжини N =213 -1 з характеристичними поліномами
/г = х10 + Х13 + х9 +х8 +х7 +х5 +1
і
у Лб 12 ,„11, „10 6 5 4 3 !
розширені додаванням нульового символу до ланцюжка з 14 послі-
довних нулів на кожному періоді [44].
Як можна побачити (рис. 9.58), фактично в пілотному каналі
передається тільки пара ПВП-І і ПВП-СІ або, що еквівалентно, ком-
плексна ПВП. Дана комплексна коротка ПВП однакова для всіх
64 СПМА-каналів і використовується всіма ВТ8 системи, але
з різними циклічними зсувами. Різниця в циклічних зсувах дозво-
ляє М8 розділяти сигнали, випромінювані ВТ8 різних стільників
або секторів, тобто дозволяє ідентифікувати номер ВТ8 або секто-
ра. Для різних ВТ8 зсув змінюється з постійним кроком, рівний
64 чипи х РІЬ0Т_П4С, де системний параметр РІЬОТ ШС приймає
значення від 1 до 4 [44]. Таким чином, при мінімальному кроці
доступні 21б/26 = 29 = 512 зсувів коротких ПВП, тобто можливо
безконфліктне існування мережі, що складається з 512 ВТ8. Якщо
ж необхідно, щоб мережа складалася з більшого числа ВТ8, то при
територіальному плануванні мережі легко можна домогтися, щоб
ВТ8 з однаковими циклічними зсувами коротких ПВП не могли
одночасно перебувати в зоні радіобачення М8.
З іншого боку, крок зсуву ПВП однозначно визначає розмір
стільника (або сектора), при якому М8 з гарантією розрізняє ПВП,
що мають мінімальний часовий зсув. Неважко переконатися, що
при мінімальному зсуві в 64 чипи радіус стільника складе порядку
15,5 км.
Після перемножування із квадратурними ПВП сигнал у кожно-
му із квадратурних плечей модулятора фільтрується для форму-
вання прийнятного спектра й перемножується зі зсувом на 90°
гармонійними коливаннями центральної частоти.
Підсумовування виходів квадратурних плечей дає модульова-
ний сигнал, у якому пілотна компонента збігається з добутком
пілот-сигналу (тобто константи) із чотирифазно маніпульованою
носійною.
243
9.4.2.2. Канал синхронізації
Після входження в синхронізм із пілот-сигналом М8 має інфор-
мацію про фазу прийнятої носійної, часових границях чипів і періо-
дів короткої ПВП (один період займає 215/1,2288 • 106 = 26,666 мс),
тоді як для прийому повідомлень необхідно знати границі кадрів
(кожен кадр трафіка займає 20 мс). Відповідні відомості поряд
з іншими, потрібними для встановлення й підтримки з’єднання,
М8 одержує по каналу синхронізації. У форматі повідомлення цьо-
го каналу утримуються дані про точний час у системі (8¥8_ТІМЕ),
значення циклічного зсуву короткої ПВП даної ВТ8 (РІЬОТ РКГ),
ідентифікатори ВТ8 і М8С, значення потужності сигналу в пілот-
ному каналі, параметри довгої ПВП (ЬС 8ТАТЕ), швидкість
передачі даних у каналі персонального виклику (РВАТ). Структу-
ру фізичного каналу синхронізації пояснює рис. 9.59 [44].
Дані каналу синхронізації, що надходять зі швидкістю 1200
біт/с, подаються на вхід згорткового кодера. Після здійснення
операції кодування (довжина кодового обмеження — 9, швидкість
коду 1/2) з виходу знімається двійкова послідовність зі швидкістю
2400 біт/с, що надходить далі на пристрій повторення, після якого
швидкість потоку даних подвоюється до 4800 біт/с. Інформація,
передана по каналу, структурована в кадри тривалістю в 26,666 мс.
Кожен кадр збігається з одним періодом короткої ПВП і містить
32 біти вихідних даних (128 символів з урахуванням надточного
кодування й повторення). Як видно з рис. 9.59, операцією є блоко-
ве перемеження в межах кадру синхроканалу, що служить для бо-
ротьби з пакетами помилок. Після блокового перемеження потік
даних піддається прямому розширенню спектра шляхом додаван-
ня по модулю 2 із привласненою каналу синхронізації функцією
Уолша \¥32 і перетворення булевих змінних у дійсні +1 і -1.
Як можна бачити, кожному біту інформаційного потоку
з виходу перекручувача (швидкість 4,8 кбіт/с) зіставляється
Рис. 9.59. Структурна схема каналу синхронізації
244
1,2288-106/4,8-103 = 256 чипів, тобто чотири періоди послідовності
Уолша. Іншими словами, кожен біт кодованого потоку залежно від
значення заміняється чотирма періодами прямої або інвертованої
функції Уолша АУ32.
Наступні операції в каналі повторюють розглянуті раніше: сиг-
нал каналу синхронізації поєднується із сигналами інших
каналів, надходячи на вхід 8 на рис. 9.58, після чого в модуляторі
перемножується з комплексною короткої ПВП (скремблюється)
і переноситься на носійну.
Кожні три кадри (96 інформаційних бітів) у каналі синхронізації
утворять один суперкадр тривалістю 80 мс, що відповідає чотирьом
кадрам каналу трафіка. Повідомлення, передане по каналу
синхронізації, може займати більше одного суперкадру, внаслідок
чого передані дані піддаються певній структурній організації, що
називається капсулюванням. Отримана в результаті подібного
перетворення капсула складає ться із самого повідомлення синхро-
канала й додаткових бітів, що заповнюють бітовий простір, що зали-
шився, до початку наступного суперкадру. Необхідність подібного
пакування даних пояснюється тим, що початок будь-якого пові-
домлення завжди повинен збігатися з початком суперкадру.
Кожен кадр синхроканала починається бітом-заголовком, що
називається бітом початку повідомлення (зіагі-оГ-тпезза^е —
8ОМ). Значення цього біта, рівне 1, указує на початок повідом-
лення, переданого по синхроканалу, а значення, рівне 0, свідчить
про те, що поточний кадр містить повідомлення, що почалося
в деякому попередньому кадрі. У результаті ВТ8 може передавати
синхроповідомлення, що займає кілька кадрів підряд. Слід також
зазначити, що значення 8ОМ-біта, рівне 1, завжди повинне
збігатися з початком суперкадру, оскільки, як уже вказувалося
раніше, початок будь-якого повідомлення синхроканала завжди
відповідає початку суперкадру. Ситуацію, що відповідає передачі
по синхроканалу повідомлення, що займає два послідовних супер-
кадри, ілюструє рис. 9.60.
9.4.2.3. Канал персонального виклику
Канал персонального виклику призначений для виклику М8
і передачі їй системної інформації. Після одержання ВТ8 сигналу
підтвердження від М8 по цьому ж каналу передається інформація
про встановлення з’єднання й призначення каналу зв’язку.
Повідомлення, передані по каналу виклику, можуть бути чотирьох
типів:
245
Суперкадр синхроканалу (96 бітів) Суперкадр синхроканалу (96 бітів)
80М
1 0 0 1 0.1 Р 01
Кадр
32 біта
Повідомлення синхроканалу Хвіст
Капсула повідомлення синхроканалу
31 х 6=186 біта
Рис. 9.60. Структура кадрів каналу синхронізації
• заголовок (осегкеай тезваде);
• пейджинг (виклик) (ра§іп§ теззаде);
• ордер (команда) (огсіег те8ва§е);
• призначення каналів (скаппеї авві§птепІ тевза§е).
Заголовок містить інформацію про найважливіші параметри
конфігурації системи й передається на М8 у вигляді наступних ти-
пових повідомлень:
• параметри системи (ву8іет рагатеїегз тезза§е );
• параметри доступу (ассезз рагатеїегз теззаде );
• граничний список ( пеі^ИЬог Іізі тезза§е);
• список СПМА-каналів (СОМА скаппеї Іізі теяза^е).
Перше з названих повідомлень містить відомості про параметри
естафетної передачі: поріг включення (ТАВП), поріг вимикання
(Т БКОР), значення таймера вимикання (ТТПКОР) і ін., парамет-
ри регулювання потужності в прямому каналі й т. ін.
Повідомлення про параметри доступу містить інформацію про
конфігурацію каналу доступу М8: число проб при встановленні
доступу (ПІТМ 8ТЕР), час очікування підтвердження (АСС_ТМО),
інтервали між окремими спробами доступу (ВКОГГ) і ін., а також
про деякі параметри управління потужністю у зворотному каналі:
початковому значенні потужності випромінювання в каналі досту-
пу (ШІТРУУК), крок збільшення потужності випромінювання
(РУ/К 8ТЕР) і ін.
Повідомлення про граничний список містить перелік цикліч-
них зсувів ПВП сусідніх ВТ8 або секторів, використання якого доз-
воляє оптимізувати процес естафетної передачі.
246
Повідомлення про список СПМА-каналів дозволяє М8 довіда-
тися розташування тих смуг (шириною 1,25 МГц) частотного плану,
у яких розміщені канали персонального виклику. Зазначені
повідомлення постійно приймаються М8, а їхній зміст міняється із
часом залежно від зміни положення М8 у мережі.
Пейджингове повідомлення містить виклик, адресований одній
конкретній М8 або групі М8.
Повідомлення типу «ордер» охоплює широкий клас команд
управління М8. Дані повідомлення використовуються для під-
твердження реєстрації М8, її блокування в стані збою й т. ін.
Повідомлення про призначення каналів указують М8 виділе-
ний канал трафіка, призначають їй інший канал персонального
виклику й ін.
Структурну схему формування сигналів каналу персонального
виклику представлено на рис. 9.61. На відміну від каналу син-
хронізації, швидкість надходження інформації в каналі становить
4,8 або 9,6 кбіт/с.
Вихідний бітовий потік проходить через згортковий кодер
і (тільки при вхідній швидкості в 4,8 кбіт/с) пристрій повторення,
так що при кожній із двох початкових швидкостей швидкість ко-
дованого потоку виявляється рівною 19,2 кбіт/с. Після здійснення
блокового перемеження в межах 20 милісекундного кадру потік
даних скремблюється децимованою довгою ПВП періоду 242 - 1,
а потім піддається розширенню спектра так само, як це робилося
для вже розглянутих каналів: підсумовується по модулю два з від-
веденою каналу функцією Уолша з набору XVI—XV? з наступним
Рис. 9.61. Структурна схема каналу виклику
247
переходом від булевих змінних до дійсних +1 і -1. Далі СЛІДУЄ
здійснити об’єднання з іншими каналами (входи Рг—Р7 на
рис. 9.58), а потім (у модуляторі) — перемножування з комплекс-
ною короткою ПВП і перенос на носійну.
Символи довгої (як і короткої) ПВП мають частоту проходжен-
ня 1,2288 Мчип/с, і тому для скремблювання потоку після переме-
ження з довгої ПВП вибирається кожен 64-й символ (децимація
з індексом 64). Маска генератора довгої ПВП, що встановлює його
початковий стан, жорстко пов’язана з номером каналу персональ-
ного виклику. Іншими словами, маска генератора, використовувана
в каналі виклику з функцією Уолша XVI, відрізняється від маски
генератора для каналу виклику з XV2.3 якою метою це передбачено
в стандарті, не цілком ясно, з огляду на те, що маска має досить
просту конструкцію [44] і, отже, реальним потенціалом захисту да-
них не володіє. Формування ж самої довгої ПВП здійснюється за
допомогою полінома
г<г\ _ г42 35 33 31 27 26 25 22 21 19
]\Х) — X ТА тХ тЛ т X тЛ тХ тХ ~г X т
І „18 . „17 І „16 | „Ю І „7 1 А/-® 1 „5 1 1 , „ І 1
+ X + X + X + X + X + X + X + Х +Х + X +1.
У часовій області канал виклику поділений на часові інтервали
(слоти) тривалістю 80 мс (чотири кадри). Група з 2048 слотів
утворить максимальний цикл (період) повторення слотів. Кадр,
у свою чергу, розділений на два підкадри. Перший біт кожного
підкадра одержав найменування індикатора синхронізованої кап-
сули (зупскгопігеЛ саряиіе іпйісаіог — ВСІ). Повний формат каналу
персонального виклику має вигляд, представлений на рис. 9.62.
Оскільки повідомлення в каналі виклику можуть займати
більше одного підкадра й закінчуватися де-небудь у його межах,
для того, щоб відрізнити одне повідомлення від іншого, використо-
вують два варіанти капсулювання інформації: у вигляді синхро-
нізованої й несинхронізованої капсул.
Якщо повідомлення закінчується в межах підкадра, причому до
наступного 8СІ-біта залишається менше 8 бітів, то ВТ8 доповнює
капсулу необхідною кількістю додаткових бітів для того, щоб вона
протривала до початку наступного підкадра. У тому випадку, коли
наступне капсулювання повідомлення передається в синхронізо-
ваному варіанті, то поза залежністю від величини залишку до 8СІ-
біта ВТ8 додає в капсулу надлишкові біти, щоб продовжити її до
початку наступного підкадра. Однак, якщо повідомлення закін-
чується в межах підкадра й до наступного 8СІ-біта залишається
248
Максимальний період повторення слотів каналу виклику
2048 х 80 мс= 163,84 с
СлотО Слот 1 ... Слот 2046 Слот 2047
80 мс 768 бітів
Кадрі Кадр 2 КадрЗ Кадр 4
і і 20 мс і і
і § 192 біти і ;
і І—............. -*! (
Підкадр 1 Підкадр 2 Підкадр 3 Підкадр 4 Підкадр 5 Підкадр 6 Підкадр 7 Підкадр 8
8С1 10 мс 96 бітів
Рис. 9.62. Структура кадрів каналу виклику
більше 8 бітів, ВТ8 може використовувати варіант несинхроні-
зованої капсули, тобто передавати наступне повідомлення відразу
ж після закінчення попереднього, не додаючи хвостових надлиш-
кових бітів. Відрізнити один варіант капсулювання від іншого доз-
воляють ВСІ-біти. Значення 8СІ-біта, рівне 1, указує на початок
передачі по каналу виклику нового синхронізованого повідом-
лення. У всіх інших випадках значення 8СІ-біта дорівнює 0.
Рис. 9.63 ілюструє випадок передачі по каналу виклику трьох
послідовних повідомлень у синхронізованому й несинхронізова-
ному варіантах.
Рис. 9.63. Структура трьох різних повідомлень,
переданих по каналу виклику
249
9.4.2.4. Канал прямого трафіка
Канали прямого трафіка служать для передачі мовної інфор-
мації й даних, а також інформації сигналізації від ВТ8 до М8.
Структура каналу прямого трафіка (рис. 9.64) за невеликим винят-
ком у точності повторює блок-схему каналу персонального виклику.
Основна відмінність полягає в присутності пристрою мультиплек-
сування потоку інформаційних даних і бітів регулювання потуж-
ності (роїиег сопігої Ьііз — РСВ), а також у підтримці набору
з 4 різних швидкостей — 9,6; 4,8; 2,4 і 1,2 кбіт/с, що обираються
відповідно до поточної мовної активності абонента.
Потік кодованих мовних даних надходить від вокодера зі
швидкістю 8,6; 4,0; 2,0 або 0,8 кбіт/с. Після кодування блоковим
циклічним кодом СКС (додавання індикатора якості кадру вико-
нується тільки для перших двох швидкостей) і приписування
«хвостових» нулів для згорткового кодування потік збільшує
швидкість до відповідного значення із чотирьох згаданих. Згорт-
кове кодування подвоює символьну швидкість, у результаті чого
на пристрій повторення подається потік даних з однією з наступ-
них швидкостей — 19,2; 9,6; 4,8 і 2,4 кбіт/с. Пристрій повторення
здійснює вирівнювання швидкостей: потік даних з максимальною
швидкістю проходить повторювач без зміни, а швидкість потоку
з більш низькими значеннями збільшується за рахунок посим-
вольного повторення в 2, 4 і 8 раз відповідно. Основною метою
Рис. 9.64. Структурна схема каналу прямого трафіка
250
подібного вирівнювання е зниження рівня внутрісистемних завад,
обумовлених ефектом багатопроменевості або сигналами сусідніх
ВТ8 (секторів). Поліпшення завадної ситуації досягається знижен-
ням випромінюваної потужності, пропорційним числу повторень
символів. Приміром, чотириразове повторення символу при
найменшій (1,2 кбіт/с) швидкості мовного повідомлення дозволяє
в чотири рази зменшити потужність у порівнянні з випадком
максимальної (9,6 кбіт/с) вхідної швидкості без погіршення
вірогідності передачі даних.
Після символьного повторювана потік інформаційних даних
піддається процедурі блокового перемеження на тривалості кадру
в 20 мс, а потім скремблюється децимованою довгою ПВП, подібно
тому, як це описано в підпункті 9.4.2.3.
Єдина відмінність полягає в тому, що маска, яка задає початко-
вий стан генератора ПВП, визначається електронним серійним но-
мером (еіесігопіс вегіаі питЬег — Е8ЬТ) М8 відповідно до деякого
секретного ключа.
Скрембльовані дані далі мультиплексуються з командами регу-
лювання потужності передавача М8: певні символи потоку даних
на вході мультиплексора заміняються РСВ-бітами. Оскільки
швидкість надходження даних становить 19,2 кбіт/с, а частота
РСВ-бітів — 800 Гц, то заміні підлягає лише один з 24 символів
інформаційної послідовності, причому РСВ-біт поміщається в одну
з перших 16 позицій. Точне положення біта регулювання потуж-
ності визначається псевдовипадковим способом — вказівником
позиції РСВ-біта служить десяткове значення 4 найбільш значи-
мих бітів з виходу першого дециматора рис. 9.64.
Мультиплексований потік даних маніпулює канальну підносій-
ну, у якості якої використовується одна з послідовностей Уолша
У/8—\У31і\УЗЗ—\У64 із чиповою швидкістю 1,2288 Мчип/с, при-
чому номер послідовності Уолша однозначно визначає номер кана-
лу прямого трафіка. У результаті кожному символу потоку даних
зіставляється один період відповідної функції Уолша, і тим самим
здійснюється пряме розширення спектра інформаційного повідом-
лення. Після цього отриманий складний сигнал зі швидкістю
1,2288 Мчип/с у суматорі на рис 9.58 поєднується із сигналами
каналів пілот-сигналу, синхронізації й виклику, слідом за чим
у модуляторі перемножується з комплексною ПВП, скремблю-
ється і переноситься на носійну.
Згадаємо, що, крім швидкостей 9,6; 4,8; 2,4 і 1,2 кбіт/с, вокодер
може підтримувати набір швидкостей виду 14,4; 7,2; 3,6 і 1,8 кбіт/с.
251
Єдина відмінність структури каналу при цьому складається в зміні
швидкості згорткового коду до 3/4 для підтримки колишньої
швидкості в 19,2 кбіт/с на вході блокового перекручувача.
9.4.2.5. Кодування в прямому каналі
У системах передачі повідомлень стільникового зв’язку стан-
дарту СВМА використовуються різні методи кодування [14]. На
рис. 9.65 представлено схему кодування в прямому каналі (від
базової станції до абонента).
Базова швидкість передачі даних у каналі становить 9,6 кбіт/с,
що досягається додаванням додаткових коригувальних двійкових
символів до цифрового потоку вокодера, на виході якого швид-
кість становить 8,55 кбіт/с. Для реалізації на приймальній стороні
прямої корекції помилок (без повторної передачі повідомлення)
у каналі використовується надлишкове кодування.
Для цього базовий цифровий потік розбивається на пакети
тривалістю по 20 мс і подається на згортковий кодер з половинною
швидкістю. На його виході число бітів подвоюється. Потім дані пе-
ремежовуються, тобто перемішуються в часовому інтервалі 20 мс.
Це робиться для того, щоб рівномірно розподілити в потоці даних
загублені під час передачі біти. Відомо, що помилково прийняті
символи звичайно формують групи. У той же час, схема прямої
корекції помилок працює щонайкраще, коли помилки розподілені
рівномірно за часом. Це відбувається після здійснення на прий-
мальній стороні процедури зворотного перемеження при передачі.
Після перемеження цифровий потік перетворюється за допомо-
гою довгого кодуй логічної операції «виключаюче АБО» (додавання
Рис. 9.65. Схема кодування в прямому каналі
252
по модулю два). За визначенням, довгими кодами (коди макси-
мальної довжини) є коди, які можуть бути отримані за допомогою
регістра зсуву або елемента затримки заданої довжини. Макси-
мальна довжина двійкової послідовності, що може бути отримана
за допомогою генератора, побудованого на основі регістра зсуву,
дорівнює 2п -1 двійкових символів, де п — число розрядів регістра
зсуву.
В апаратурі стандарту СВМА довгий код формується
в результаті декількох послідовних логічних операцій із псевдови-
падковою двійковою послідовністю, що генерується в 42-розрядному
регістрі зсуву, і двійковою 32-бітовою маскою, що визначається
індивідуально для кожного абонента. Такий регістр зсуву застосо-
вується у всіх базових станціях цього стандарту для забезпечення
режиму синхронізації всієї мережі.
Тому що інформаційний потік має швидкість 19,2 кбіт/с, то
в прямому каналі використовується тільки кожен 64-й символ дов-
гого коду. Наступний етап перетворення повідомлення — кодуван-
ня за допомогою кодів Уолша. Один ряд матриці Уолша ставиться
у відповідність каналу зв’язку між абонентом і базовою станцією.
Якщо на вході кодера « 0 », то посилається відповідний ряд матриці
(код Уолша), якщо «1» — посилається послідовність, сформована
шляхом логічного заперечення відповідного ряду матриці (код
Уолша). Це підвищує швидкість інформаційного потоку з 19,2 кбіт/с
до 1,2286 Мбіт/с, відповідно розширюється й спектр сигналу.
На заключному етапі двійковий потік розділяється між синфаз-
ним і квадратурним каналами (І- і О-каналами) для наступної
передачі (рис. 9.65) з використанням квадратурної фазової мані-
пуляції (0Р8К). До подачі на змішувачі цифровий потік у кожному
з каналів перетвориться за допомогою короткого коду й логічної
операції «виключаюче АБО».
Короткий код являє собою псевдовипадкову двійкову послідов-
ність довжиною 32768 бітів (двійкових символів), що генерується
зі швидкістю 1,3288 Мбіт/с. Ця послідовність є загальною для всіх
базових і рухомих станцій у мережі. Короткий код формується
в 15-розрядному регістрі зсуву з лінійним зворотним зв’язком. Ре-
зультуючий двійковий потік у кожному каналі проходить через
цифровий фільтр із кінцевою імпульсною характеристикою (КІХ-
фільтр), що дозволяє обмежити смугу випромінюваного сигналу.
Частота зрізу фільтра становить близько 615 кГц. Отримані
аналогові сигнали надходять на відповідні входи І/Х}-модулятора.
253
Інформаційні сигнали утворяться шляхом об’єднання сигналів
І- і (^-каналів.
Оскільки всі користувачі одержують об’єднаний сигнал, то для
виділення інформації необхідно передавати опорний сигнал по
каналу, що одержав назву пілотного. У пілотному каналі передається
нульовий інформаційний сигнал, код Уолша для цього каналу
формується з нульового ряду матриці Уолша. Інакше кажучи,
у пілотному каналі передається тільки короткий код. Опорний сиг-
нал необхідний для наступної фазової демодуляції. Короткий код
дозволяє багаторазово використовувати в кожній комірці той са-
мий набір кодів Уолша. Кожна базова станція має свій часовий
зсув при формуванні коду й тому може бути однозначно визначена
в мережі. Це засновано на властивості псевдовипадкових двій-
кових кодів: значення автокореляційної функції наближається до
нуля для всіх часових зсувів більше однієї довжини біта, що
й відбувається при демодуляції «чужих» сигналів.
9.4.3. Архітектура лінії «угору»
У зворотному каналі (лінії «угору») асинхронний варіант кодо-
вого розподілу реалізується в комбінації з некогерентним прийо-
мом сигналів на ВТ8. Завдяки цьому відпадає необхідність у пілот-
ному каналі й каналі синхронізації. У підсумку залишаються
лише два типи логічних каналів лінії «вверх»:
• канал доступу (ассезз сіїаппеі);
• канал зворотного трафіки (геаегзе Іга[[іс сіїаппеі).
Асинхронність кодового розподілу робить нераціональним за-
стосування функцій Уолша в ролі каналоутворюючих послідов-
ностей (сигнатур) фізичних каналів, тому що при відносних часо-
вих зсувах вони не можуть зберігати ортогональність і мають
досить непривабливі взаємні кореляційні властивості. Тому за
розподіл каналів у лінії « Вверх» відповідають різні циклічні зсуви
довгої ПВП періоду 242 - 1. Функції Уолша у зворотному каналі
також використовуються, але в іншій якості: для організації ще
одного рівня завадостійкого кодування даних, переданих М8.
Загальна структура зворотного каналу зв’язку системи 18-95
ілюструється на рис. 9.66. Канали доступу й зворотного трафіки,
які використовуються М8, асоційовані з певними каналами персо-
нального виклику. У результаті на один канал персонального
виклику може доводитися до п =32 каналів доступу й до пі = 64
каналів зворотного трафіки.
254
Зворотний канал зв’язку
Канал доступу ... Канал доступу Канал зворотного трафіка ... Канал зворотного трафіка
1 п 1 т
Циклічний зсув ПВП періоду 242 - 1
Рис. 9.66. Структура зворотного каналу ССРЗ стандарту 18-95
9.4.З.І. Канал доступу
Канал доступу забезпечує з’єднання М8 з ВТ8, доки М8 не
настроїлася на призначений їй канал зворотного трафіка. Процес
вибору каналу доступу випадковий — М8 довільно вибирає номер
каналу з діапазону 0—АСС СНАК, де АСС СНАМ — параметр, пе-
реданий ВТ8 у повідомленні про параметри доступу. Канал досту-
пу використовується для реєстрації М8 у мережі, передачі на ВТ8
запиту на встановлення з’єднання, відповіді на команди, передані
по каналу виклику й ін. Швидкість передачі даних по каналу дос-
тупу фіксована й становить 4,8 кбіт/с.
Процедуру формування сигналу в каналі доступу представлено
на рис. 9.67.
Вхідні дані зі швидкістю 4,8 кбіт/с піддаються згортковому ко-
дуванню зі швидкістю 1/3. Застосування кодера з більш низькою
1,2288 Мчип/с
Рис. 9.67. Структурна схема каналу доступу
255
швидкістю (більшою надмірністю), ніж у прямому каналі, як уже
говорилося, пояснюється більш низькою завадостійкістю зворот-
ного каналу внаслідок обмеженості енергоресурсу М8. Після коду-
вання швидкість інформаційного потоку в числі кодових символів
зростає до 14,4 кбіт/с. Дворазове повторення символів у пристрої
повторення доводить символьну швидкість до величини 28,8 кбіт/с.
Застосування блокового перемеження в межах 20 мс кадру не змі-
нює швидкості інформаційного потоку, так що на ортогональний
модулятор дані надходять із колишньою швидкістю в 28,8 кбіт/с.
Ортогональний модулятор здійснює відображення (кодування)
груп з 6 двійкових символів у деяку функцію Уолша довжини 64.
Подібна операція являє собою кодування 6-бітових блоків (64,6)
ортогональним кодом. При оптимальному («м’якому») декодуван-
ні енергетичний виграш від використання такого коду асимпто-
тично прагне до 4,8 д Б [44]. У той же час у багатьох джерелах роз-
глянуту процедуру йменують ортогональною модуляцією або
Уолш-модуляцією. Заміна 6-символьної групи на функцію Уолша
провадиться за наступним правилом: десяткове значення 6 розряд-
ного двійкового числа, що відповідає групі з 6 бітів, однозначно ви-
значає номер функції Уолша. Наприклад, якщо на вхід ортого-
нального модулятора подається група з 6 символів виду (010110),
то їй відповідає десяткове значення 22, а виходить, ця група
заміняється модулятором на функцію Уолша \722, що складається
з 64 символів. У результаті ортогональної модуляції швидкість
передачі даних зростає до
64
283 х— =307,2 кбіт/с.
4
Потік ортогонально-модульованих даних піддається прямому
розширенню спектра за допомогою довгої ПВП із певним
циклічним зсувом, що однозначно визначає дану М8, що дозволяє
ідентифікувати її на ВТ8, а виходить, здійснити кодовий розподіл
абонентів. Циклічний зсув довгої ПВП визначається маскою гене-
ратора довжиною 42 біти, що конструюється з ідентифікатора ВТ8,
номерів каналу виклику й доступу.
Після розширення спектра (підсумовування по модулю 2
з довгої ПВП і перетворення булевих символів у двополярні) потік,
що випливає зі швидкістю чипів, тобто 1,2288 Мчип/с, надходить
У квадратурні канали фазового модулятора, де піддається скремб-
люванню двома короткими ПВП (ПВП-І і ПВП-9) періоду 2 . Всі
М8 даного стільника використовують той самий зсув короткої
256
ПВП. Оскільки у зворотному каналі застосовується квадратурна
ФМ зі зсувом (О0Р8К), у плечі 0 модулятора введений елемент за-
тримки на половину тривалості чипа. Застосування О<ЗР8К змен-
шує глибину небажаних провалів обвідної сигналу, а виходить,
скорочує необхідний лінійний динамічний діапазон підсилювача
потужності передавача М8.
Повідомлення каналу доступу піддається певній структуриза-
ції (капсулюванню) на часових відрізках, що називаються слотами
й кадрами (рис. 9.68). Слот каналу доступу може складатися
з (3+МАХ_САР_82)+(1+РАМ_82) кадрів, де параметр
МАХ САР 82 визначає максимальний розмір капсули повідом-
лення каналу доступу, а РАМ_82 — довжину преамбули каналу
доступу (значення цих параметрів передаються на М8 по каналу
виклику). На тривалості кадру (20 мс) утримується 88 інформа-
ційних бітів (тіло кадру) і 8 кодованих хвостових бітів (поле Т).
Слот каналу доступу
(З + МАХСАР82) + (1 + РАМ82) кадрів
Кадр каналу доступу Кадр каналу доступу ... Кадр каналу доступу
і 20 мс
। 96 бітів
| Преамбула Повідомлення
| (1 + РАМ 82) САР82 кадрів
Рис. 9.68. Структура кадрів каналу доступу
Повідомлення каналу доступу не обов’язково займає макси-
мальний розмір слота. На цей випадок МС визначає необхідне чис-
ло кадрів для передачі повідомлення й привласнює його змінній
САР 82. Очевидно, що САР 82 < 3+МАХСАР82. Приклад
подібного повідомлення представлено на рис. 9.69.
Повідомлення каналу доступу передається в структурованій
формі у вигляді капсули повідомлення утримуючої САР 82 х 88
бітів. У тому випадку, коли розмір переданого повідомлення менше
довжини капсули, вільні позиції заповнюються додатковими
бітами.
257
Рис. 9.69. Структура повідомлення каналу доступу
9.4.З.2. Канал зворотного трафіка
Канал зворотного трафіка забезпечує передачу мовної інфор-
мації й даних абонента, а також керуючої інформації з М8 на ВТ8,
коли М8 уже займає виділений їй фізичний канал. Структура ка-
налу зворотного трафіка й процедури формування сигналів прак-
тично аналогічні застосовуваним у каналі доступу (рис. 9.70)
з декількома застереженнями. По-перше, швидкість надходження
даних у канал зворотного трафіка не фіксована, а може зміню-
ватися залежно від мовної активності абонента. У каналі здійс-
нюється підтримка потоку даних зі швидкостями 9,6; 4,8; 2,4
і 1,2 кбіт/с. По-друге, маска генератора довгої ПВП формується
з використанням закодованого електронного серійного номера
(Е8М) М8. Найбільше ж істотною відмінністю є наявність додатко-
вого блоку, що називається рандомізатором. Призначення даного
пристрою складається в реалізації можливостей по зниженню
рівня внутрісистемних завад у зворотному каналі за рахунок
обліку фактора мовної активності абонента. Алгоритм обліку
мовної активності в прямому каналі, заснований на повторенні
символів із пропорційним зниженням переданої потужності, не-
прийнятний для лінії «вверх», тому що входить у суперечність із
процедурою швидкого регулювання потужності по замкнутій
258
Інформація
каналу
трафіка Згортковии
-------г— кодер
Пристрій
повторення
Блоковий
перекру- -и-
чувач
307,2 кбгг/с|—і
Ортогональний
модулятор
Рандомі-
затор
4,8 кбіт/с
3,6 кбіт/с
7,2 кбіт/с
" 14,4 кбіт/с
9,6 кбіт/с 28,8 кбіт/с
Маска генератора
довгої ПВП
Рис. 9.70. Структурна схема каналу зворотного трафіка
І
петлі. Метод зменшення середньої потужності випромінювання
у зворотному каналі при зниженні швидкості мовного потоку скла-
дається в псевдовипадковому проріджуванні (або маскуванні) над-
лишкових символів, утворених у результаті операції символьного
повторення. Рандомізатор виробляє маскуючий зразок, що скла-
дається з нулів і одиниць, відповідно до якого й здійснюється
проріджування, причому співвідношення між числом нулів,
відповідальних за виключення символів, і одиниць визначається
швидкістю мовного потоку. Так, при максимальній швидкості
кодованої мови 9,6 кбіт/с проріджування відсутнє, тобто маскую-
чий зразок складається із всіх одиниць. Якщо ж швидкість мовно-
го потоку становить 1,2 кбіт/с, рандомізатор виробляє зразок, що
усуває в середньому сім з восьми символів.
На практиці описана процедура реалізується в такий спосіб. Як
вказувалося раніше, РСВ-біти надходять із частотою 800 Гц, тобто
з інтервалом 1,25 мс. На підставі цього 20 мс кадр каналу трафіка
розбивається на 16 груп регулювання потужності. Рандомізатор
псевдовипадковим способом вирізає окремі групи регулювання,
причому кількість груп, що вирізається, визначається швидкістю
роботи вокодера. Під час передачі мовних даних зі швидкістю
9,6 кбіт/с жодна із груп не виключається, якщо ж швидкість роботи
вокодера становить 1,2 кбіт/с, то з кадру в середньому вирізається
14 з 16 груп. При цьому поточна маска, що виробляється рандо-
мізатором, визначається фрагментом довгої ПВП, що використо-
вувався при розширенні спектра попереднього кадру. •
269
У каналі зворотного (як і прямого) трафіка передбачається та-
кож підтримка набору швидкостей 14,4; 7,2; 3,6 і 1,8 кбіт/с. При
цьому для збереження швидкості кодованого потоку в 28,8 кбіт/с
швидкість згорткового кодера змінюється з 1/3 на 1/2.
Коротко розглянемо формат передачі інформації в каналі
трафіка, а також способи мультиплексування мовної (первинної)
інформації, даних (вторинної інформації) і службової інформації
(рис. 9.71).
1 кадр (20 мс)
Інформація Індикатор якості Хвіст
172 біти 12 бітів 8 бітів і
Інформація Індикатор якості Хвіст
і 80 бітів 8 бітів 8 бітів і
І’ " то ,, . Г 1 1 1 1
Інформація Хвіст
і 40 бітів 8 бігів і
* 1 1-^—- -— —-» 4 - ....... -ТО- |
Інформація Хвіст
і 16 бітів 8 бітів і
Рис. 9.71. Структура кадрів каналу зворотного трафіка
Кадр зворотного (як і прямого) трафіка займає 20 мс. При
повношвидкісному (9,6 кбіт/с) режимі кадр містить 192 бітові
позиції; у випадку напівшвидкісного режиму (швидкості надход-
ження інформації 4,8 кбіт/с) кадр складається з 96 бітів і т. д. до
24 бітів при швидкості 1,2 кбіт/с. При швидкостях 9,6 і 4,8 кбіт/с
кадр містить біти з інформацією про якість кадру (індикатор
якості кадру). При всіх швидкісних режимах кадр закінчується
8 кодованими хвостовими бітами.
Комбінована передача первинної й вторинної (або службової)
інформації визначена стандартом 18-95 у двох режимах. У першо-
му режимі, що називається Ьіапк апсі Ьигзі, вторинна або службова
інформація повністю заміщає мовну інформацію в кадрі, а вихо-
дить, передача інформації різного типу може вироблятися тільки
в різних кадрах. У другому режимі, що носить назву Літ апсі Ьигзі,
у межах кадру можливі спільна передача або первинної
й вторинної інформації, або первинної інформації й інформації
260
сигналізації. Зазначені режими застосовуються лише при повно-
швидкісній передачі, тобто при швидкостях, менших 9,6 кбіт/с,
передається винятково первинна інформація.
9.4.4. Принципи організації абонентського доступу
Зупинимося тепер коротенько на операціях, які система повин-
на виконувати для встановлення, підтримки й припинення з’єд-
нання М8 з іншою стороною. Стандарт передбачає виклик трьох
типів:
• вихідний з мережі, коли М8 ініціює з’єднання з абонентом
стаціонарної телефонної мережі загального користування
(ТфЗК);
• вхідний у мережу, коли абонент ТфЗК ініціює з’єднання з М8;
• внутрімережевий, коли одна М8 ініціює з’єднання з іншою М8
і всі процедури, пов’язані з обслуговуванням виклику, здійс-
нюються без звертання до ТфЗК.
Оскільки М8 є загальним елементом всіх перерахованих варі-
антів, стандарт 18-95 описує організацію доступу з погляду М8,
надаючи ВТ8 максимальну свободу, що не входить у конфлікт із
діями М8.
Протягом штатного функціонування системи 18-95 М8 може пе-
ребувати в одному з наступних режимів:
• ініціалізація М8;
• очікування;
• доступ у систему;
• контроль каналу трафіка.
9.4.4.І. Режим ініціалізації М8
Після включення М8 приступає до ініціалізації або початкового
запуску, протягом якого послідовно проходить наступні етапи:
• визначення типу системи;
• синхронізація по сигналу пілотного каналу;
• виділення синхросигналу;
• підстроювання системного часу.
Протягом першого етапу М8 визначає, з яким типом ССРЗ вона
буде взаємодіяти — аналоговою або СПМА, — оскільки всі мобільні
телефони стандарту 18-95 є дворежимними. Якщо приймається
рішення на користь іншої з названих систем, М8 визначає значення
носійної в межах виділеної смуги й переходить до наступного етапу.
На етапі захоплення пілотного сигналу М8 здійснює пошук
найбільш кращої ВТ8, рівень прийнятого пілотного сигналу якої
261
є максимальним. М8 підбудовує під цей сигнал циклічні зсуви
опорних коротких ПВП у кореляторах і тим самим синхронізу-
ється з ВТ8 по короткому коду. На виконання даного етапу М8
приділяється обмежений проміжок часу. Якщо протягом цього
інтервалу М8 не вдається здійснити захват пілот-сигналу, вона по-
вертається до попереднього етапу. При позитивному результаті М8
переходить до сканування каналу синхронізації, що використовує
то й же циклічний зсув короткої ПВП, що й пілот-сигнал.
Етап захвату сигналу синхронізації припускає досягнення дос-
тупу М8 до синхроінформації тієї ВТ8, на пілотний сигнал якої во-
на настроїлася. Зразковий перелік параметрів, переданих у пові-
домленні синхроканалу, наведенов 9.4.2.2. Слід зазначити, що, як
і на попередньому етапі, на захват синхросигналу й приймання
синхроінформації приділяється обмежений інтервал часу. Якщо
М8 не вдається прийняти синхроповідомлення за відведений час,
вона вертається до етапу системного визначення. Якщо ж процеду-
ра початкової синхронізації завершена успішно, М8 переходить до
останнього етапу режиму ініціалізації, на якому здійснюється на-
строювання системного часу й синхронізація генератора довгої
ПВП.
9.4.4.2. Режим очікування
Після завершення процедури ініціалізації М8 переходить до ре-
жиму очікування, протягом якого здійснюється перегляд каналу
персонального виклику. Дана процедура, орієнтована на прийом
повідомлення каналу виклику або вхідного виклику, виконується
або у звичайному режимі (шляхом перебору всіх семи каналів вик-
лику в смузі 1,25 МГц), або в режимі часового розподілу (зіоїіей
тосіе). Можливість останнього режиму обумовлена способом
передачі інформації в каналі виклику. Оскільки повідомлення,
адресовані тій або інший М8, передаються в слотах, можна без
труднощів організувати попереднє призначення слотів. Робота М8
у режимі часового розподілу дозволяє М8 сканувати тільки
потрібні слоти, відключаючись у перервах між ними, що приво-
дить до значної економії енергоресурсу М8. Перехід М8 з режиму
очікування в режим доступу відбувається в результаті однієї з на-
ступних подій:
• прийом М8 повідомлення по каналу виклику, що вимагає або
підтвердження, або відповіді;
• ініціювання виклику з боку М8;
• здійснення М8 реєстрації в мережі.
262
Відзначимо, що в режимі очікування можлива реалізація М8
естафетної передачі, що здійснюється по трохи іншому алгоритму,
ніж при активному контакті М8 з мережею. У режимі очікування
М8 продовжує приймати сигнали пілотного каналу. Якщо при русі
із зони дії однієї ВТ8 до іншої М8 виявить, що пілотний сигнал
нової станції інтенсивніше сигналу від діючої, вона підбудовує свої
опорні генератори ПВП під новий циклічний зсув. Тим самим М8
починає перегляд каналу виклику нової ВТ8, а оскільки можливо
сканування каналу виклику тільки однієї ВТ8, то механізм м’якої
естафетної передачі в режимі очікування неможливий.
9.4.4.3. Режим доступу
У випадку переходу М8 з режиму очікування в режим доступу
по одній із зазначених причин, між М8 і ВТ8 здійснюється обмін
повідомленнями з використанням каналу виклику (у прямому
напрямку) і каналу доступу (у зворотному). Залежно від причини
переходу до розглянутого стану М8 виконує одну з наступних про-
цедур:
• відновлення інформації, отриманої в повідомленні типу «за-
головок»;
• відповідь на виклик;
• ініціювання виклику з боку М8;
• реєстрація;
• відповідь на команду або повідомлення ВТ8.
Відновлення інформації. Повідомлення типу «заголовок», пере-
дані ВТ8, в основному містять значення параметрів конфігурації
системи або параметрів доступу, які можуть змінюватися із часом.
Для того щоб М8 могла визначити, які значення є поточними, тобто
відповідають даному моменту часу, а які ні, кожне повідомлення су-
проводжується номером, що втримується в полі СОКЕІС_М8С_8Е(І
або АСС_М8С_8Е(}. У тому випадку, якщо відбулася зміна хоча б
одного параметра, ВТ8 збільшує значення номера відповідного
повідомлення на одиницю. Таким чином, М8, прийнявши чергове
повідомлення з конфігураційними параметрами або параметрами
доступу, порівнює його номер із тим, що зберігається в пам’яті. Як-
що номер прийнятого повідомлення вище, то М8 оновлює значення
відповідних параметрів, записуючи їх на пам’ять.
Крім повідомлень конфігурації й доступу, М8 приймає наступні
пейджингові повідомлення:
• виклику;
• виклику з використанням слотів;
• загальне повідомлення виклику.
263
Щоразу, коли М8 приймає пейджингове повідомлення, вона пе-
реглядає його на предмет присутності в ньому міжнародного іден-
тифікаційного номера мобільного абонента — ІМ8І (іпіетаііопаї
тоЬИе зіаііоп ідепіі/ісаііоп). Якщо присутній в повідомленні ІМ8І
відповідає даній М8, то вона переходить до етапу відповіді на
виклик.
Відповідь на виклик. Основним змістом цього етапу є передача
на ВТ8 по каналу доступу відповіді на повідомлення виклику. Да-
на операція здійснюється через процедуру доступу, що описується
нижче. Одержавши підтвердження, ВТ8 може направити М8 по
каналу виклику повідомлення про призначення каналу з метою
встановлення з’єднання. Зазначене повідомлення містить такі па-
раметри, як СВМА ЕВЕО (значення носійної СВМА-каналу)
і СОВЕСНАИ (номер СВМА-каналу), які дозволяють М8 настрої-
тися на канал прямого трафіка.
Етап реєстрації. На цьому етапі М8 передає на ВТ8 по каналу
доступу реєстраційне повідомлення, використовуючи процедуру
доступу. Зокрема, М8 передає свій електронний серійний номер —
Е8К (еіесігопіс вегіаі питЬег), що привласнюється заводом-виго-
товлювачем, і мережевий ідентифікаційний номер — МІМ (тоЬИе
Ід,еп1і[іса1іоп питЬег), а також статус, місце розташування й ін.
з метою полегшити пошук М8 при вхідному виклику. Між часто-^
тою реєстрації й розміром зони пошуку М8 повинен існувати пев-
ний компроміс, що підтримується оператором стільникової
мережі. Якщо, наприклад, М8 не буде взагалі реєструватися, то
М8С втратить відомості про те, чи включена М8, чи перебуває вон$>
в зоні його обслуговування, а якщо перебуває, то де саме. Під час;
відсутності апріорної інформації про місце розташування М8 зона
пошуку виявиться надмірно великою, що приведе до значного на-
вантаження на канали персонального виклику, оскільки всі ВТ8
мережі будуть залучені в передачу пошукових повідомлень*
З іншого боку, часта реєстрація дозволить М8С локалізувати зону
пошуку М8 з великою точністю, що, здавалося б, знизить наванта-
ження на канали виклику. Це, однак, приведе до збільшення на-
вантаження на канали доступу, а отже, і на канали персонального
виклику, по яких ВТ8 передають підтвердження про реєстрацію*
Таким чином, експлуатація ССРЗ припускає підтримку деякого
оптимального співвідношення між частотою реєстрації М8 і роз-
міром зони її пошуку, при якому мережевий ресурс використову-
ється найбільше ефективно.
Стандарт передбачає ряд форм реєстрації М8 у мережі:
264
• при вмиканні М8;
• при вимиканні М8;
• по сигналу таймера;
• по обмірюваній дистанції;
• по зоновому принципу;
• при зміні контрольних параметрів;
• по команді ВТ8;
• за замовчуванням.
Інформацію про використовувані форми реєстрації й відповід-
них контрольних параметрів ВТ8 передає по каналу персонального
виклику за допомогою повідомлення про системні параметри. Так,
наприклад, при реєстрації по обмірюваній дистанції ВТ8 повідом-
ляє свої координати й граничну дистанцію. Щоразу, одержуючи
координати нової ВТ8, мобільна станція визначає поточну відстань
до місця останньої реєстрації. При перевищенні порога необхідна
процедура реєстрації й нова ВТ8 стає точкою відліку й центром
поточної зони пошуку М8 [44].
Відповідь на команду або повідомлення ВТ8. На цьому етапі М8
посилає відповідь на відмінні від раніше розглянутих повідом-
лення, прийняті від ВТ8. Прикладом може служити відповідне
повідомлення М8 на запит про автентифікації з боку ВТ8. Як
і інші, відповідне повідомлення передається по каналу доступу
з використанням процедури доступу.
9.4.4.4. Процедура доступу М8
Розробка процедури доступу М8 до ССРЗ, або механізму з’єд-
нання з ВТ8, утруднена необхідністю встановлення одночасного
зв’язку декількох М8 з однією ВТ8. До деякої міри вирішенню про-
блеми сприяє організація роздільної роботи М8 шляхом призна-
чення їй різних каналів доступу. ВТ8, установивши деяке значен-
ня параметра АСС_СНАМ у повідомленні про параметри доступу,
надає М8 можливість випадковим чином вибрати номер каналу
доступу з інтервалу 0—АСС СНАМ. Однак, якщо той самий канал
доступу використовують декілька М8, то велика ймовірність збігу
за часом їхніх передач. Для виключення подібної ситуації необ-
хідно рандомізувати час передачі повідомлень різних М8 таким
чином, щоб імовірність збігу була мінімальною.
Як випливає з раніше викладеного, повідомлення, передані по
каналу доступу, умовно можна розділити на два типи:
• передані М8 у відповідь на повідомлення ВТ8;
• запитальні, що ініціюються М8.
265
Відповідно до цього існують два різних механізми доступу.
Механізм установлення з’єднання з ВТ8 заснований на такому
понятті, як спроба доступу (ассевз аііетрі). Кожна спроба доступу
включає послідовність проб, тобто передач із наростаючою потуж-
ністю (ассевє ргоЬе ведиепсез) (рис. 9.72).
У випадку відповідного повідомлення максимальне число
послідовностей у спробі доступу визначається параметром
МАХ_В8Р_8Е(}, значення якого встановлюється системним опе-
ратором і не може перевищувати 15, тобто N <МАХ_В8Р_8Е<3. При
організації запиту максимальне число послідовностей у спробі за-
дається параметром МАХ КЕС) 8Е(^, що, як і раніше, установ-
люється оператором і лежить у тому ж інтервалі припустимих зна-
чень. Пробні послідовності можуть передаватися по різних
каналах доступу, оскільки перед кожною передачею послідовності
номер каналу вибирається випадковим чином на інтервалі
О...АСССНАХ.
Рис. 9.72. Структура послідовності проб доступу
266
Випадковим є й час між послідовностями проб Т8. Так, для
відповідного повідомлення часовий проміжок Т8 визначається як
рівномірно розподілена на інтервалі 0—(1 + ВКОГГ) випадкова ве-
личина, виражена в числі слотів каналу доступу. Нехай, наприк-
лад, значення параметра ВКОГГ дорівнює 3, тоді випадкова вели-
чина визначена на інтервалі від 0 до 4. Якщо Т8 прийме значення,
рівне 3, то відстань між двома послідовностями проб складе
проміжок, рівний трьом тривалостям слота каналу доступу. При
цьому відстань між послідовностями визначається заново для
кожної нової спроби.
У випадку запитального повідомлення рандомізація часового
інтервалу між послідовностями проб здійснюється за більше
складним алгоритмом. Проміжок між послідовностями в числі
слотів визначається як сума двох випадкових величин, перша
з яких, як і раніше, вибирається на інтервалі 0—(1 + ВКОГГ),
а друга залежить від результату тесту, проведеного М8. Як вхідні
параметри тесту використовуються причина виникнення доступу,
клас обслуговування й ін. Наприклад, якщо М8 має високий
пріоритет доступу, то ймовірність позитивного результату тесту
велика. Це означає, що після поточної послідовності проб М8 за-
тримає передачу наступної тільки на величину, обрану на
інтервалі 0—(1 + ВКОГГ), тобто затримка обумовлена тільки пер-
шою складовою. Потім тест знову повторюється, і у випадку
успішного його проходження величина інтервалу затримки знову
буде визначатися колишнім чином. Якщо ж тест не проходить, то
затримка додатково збільшується на тривалість одного слота.
Після цього М8 знову повторює тест, і дана додаткова затримка бу-
де зростати слот за слотом, доки тест не завершиться успіхом.
Введення додаткової випадкової складової у величину проміж-
ку між послідовностями проб доступу обумовлено прагненням до
ще більшого рандомізації початку часу передачі запитальних
повідомлень, тобто повідомлень, що посилаються М8 автономно.
Необхідність подібної процедури диктується тим, що, на відміну
від відповідних повідомлень, частота передачі запитів не піддаєть-
ся контролю ВТ8, а виходить, існує ймовірність одночасного запи-
ту каналу доступу декількома М8.
Докладну структуру послідовності проб представлено на
рис. 9.72. Кожна проба доступу (ассезз ргоЬе) являє собою корот-
кий запитальний пакет, що передається протягом тривалості слота
каналу доступу з певним рівнем потужності. Максимальне число
проб, що складають послідовність, визначається параметром
267
КТТМ 8ТЕР, значення якого встановлюється оператором системи
й не перевищує 15.
Для того щоб знизити рівень завад у процесі доступу, викори-
стовується метод передачі, при якому кожна наступна проба пере-
дається з наростаючим від початкового значення рівнем потуж-
ності. Початковий рівень потужності регулюється розімкнутою
петлею управління потужності. Збільшення рівня випромінюван-
ня ДР від запиту до запиту визначається параметром Р\¥К 8ТЕР,
що називається корекцією проб доступу.
Після випромінювання запитального пакета М8 очікує відпо-
віді-підтвердження протягом часу, що задається за допомогою
параметра АСС ТМО як
ТА = 80 • (2 + АСС__ТМО) мс.
Якщо відповідне повідомлення на запит буде отримано за час
очікування ТА, то спроба доступу вважається успішно заверше-
ною. Якщо ж підтвердження за зазначений інтервал отримано не
було, М8 затримує наступний запит на проміжок часу ТК, обумов-
лений випадковим чином з діапазону значень від 0 до
(1 + РКОВЕ ВКОЕЕ) у числі слотів каналу доступу, після чого про-
цедура передачі повторюється.
9.4.4.5. Режим контролю каналу трафіка
Цей режим функціонування М8 наступає або після етапу
відповіді на виклик, або по успішному завершенні ініціювання
виклику й установленні зв’язку з ВТ8, як описано в 9.4.4.4. У да-
ному режимі М8 здійснює обмін інформацією з ВТ8, використо-
вуючи канали прямого й зворотного трафіка. Основні етапи:
• ініціалізація каналу трафіка;
• очікування команди;
• очікування відповіді;
• розмова абонентів;
• завершення розмови.
Ініціалізація каналу трафіка. На етапі ініціалізації каналу
трафіка М8 перевіряє свою здатність до прийому інформації від
ВТ8 по каналу прямого трафіка. Підтвердженням даної можли-
вості служить упевнений прийом послідовних кадрів за час
Т50т (наприклад, двох кадрів за 200 мс), де А5т і Г50от — параметри,
обумовлені стандартом 18-95. У випадку успішного завершення
перевірки М8 починає передавати по каналу зворотного трафіка
268
преамбулу каналу трафіка. Після прийняття команди підтверд-
ження від ВТ8 у межах часового інтервалу Т51/п знаходження на
етапі ініціалізації (наприклад, 2 с) подальше функціонування М8
обумовлюється типом виклику:
• якщо виклик є вхідним, М8 переходить до етапу очікування
команди;
• якщо виклик вихідний, то М8 переходить до етапу розмови.
Можливий і інший сценарій дій М8, у результаті якого вона по-
вертається на початковий етап режиму ініціалізації М8. Подібне
відбувається тоді, коли М8 не приймає або заданої кількості кадрів
від ВТ8, або команду підтвердження прийому ВТ8 преамбули за
відведений інтервал часу.
Очікування команди. М8 переходить на цей етап після ініціа-
лізації каналу трафіка при вхідному виклику. На даному етапі М8
очікує прийому від ВТ8 по каналу прямого трафіка сигналу готов-
ності з інформаційним повідомленням, що представляє собою
посилку виклику (дзвінок) з номером визиваного абонента. У випадку
прийому М8 сигналу готовності вона переходить до етапу очіку-
вання відповіді М8. Якщо ж М8 протягом 5 с після переходу на
етап очікування команди не прийме сигналу готовності, то повер-
тається на початковий етап режиму ініціалізації.
Очікування відповіді М8. Перехід М8 на етап очікування відпо-
віді можливий тільки з етапу очікування команди при вхідному
виклику. У рамках цього етапу М8 очікує відповіді абонента на
виклик. Якщо абонент відповідає на виклик, М8 відключає звуко-
вий сигнал виклику, передає команду на з’єднання по каналу зво-
ротного трафіка ВТ8 і переходить до етапу розмови абонентів.
Розмова абонентів. Як видно з опису попередніх етапів, етап
розмови абонентів починається або після етапу ініціалізації кана-
лу трафіка (при вихідному виклику), або після етапу очікування
відповіді М8 (при вхідному виклику). У ході етапу відбувається
обмін первинною (мовною) інформацією між ВТ8 і М8 з викори-
станням каналів прямого й зворотного трафіка.
Завершення розмови. На даному етапі здійснюється припинен-
ня розмови й з’єднання ВТ8 з М8. Якщо ініціатором роз’єднання
є М8, вона передає по каналу зворотного трафіка команду на при-
пинення з’єднання з ВТ8. У противному випадку аналогічну опе-
рацію здійснює ВТ8 по каналу прямого трафіка.
269
9.4.4.6. Кодування у зворотному каналі
У зворотному каналі (від абонента до базової станції) застосо-
вується інша схема кодування (рис. 9.73). Рухома станція не може
використовувати трансляцію опорного сигналу. У цьому випадку
необхідно було б передавати два сигнали, що значно ускладнило б
демодуляцію в приймачі базової станції.
Дані
з вокодера і—
9,6 кбіт/с 28,8 кбіт/с 28,8 кбіт/с
Довгий код
(242- 1)
Короткий код
(215- 1)
Канал 1
Каналі?
КІХ-фільтр}-—
| Згорткове } Перекру-
кодування | чування
П= 1/3
307,2 кбіт/с
Перетворення
за допомогою
коду Уолша
Короткий код
(215- 1)
Затримка
на 1/2 — КІХ-фільтр
символа --------------
Рис. 9.73. Схема кодування у зворотному каналі
У зворотному каналі застосовується такий же, яків прямому,
вокодер і згорткове кодування зі швидкістю 1/3, що підвищує
швидкість передачі даних з базової 9,6 до 28,8 кбіт/с, і перемежен-
ня в пакеті тривалістю 20 мс. У кодеках М8 теж застосовуються
ортогональні коди Уолша, але не для ущільнення каналів (як на
ВТ8), а для підвищення завадостійкості. Після перемеження
вихідний потік розбивається на слова по 6 бітів у кожному. Шести-
бітовому слову однозначно ставиться у відповідність одна з 64 по-
слідовностей Уолша. Таким чином, кожен абонентський термінал
використовує весь їхній набір. Після цієї операції швидкість пото-
ку підвищується до 307,2 кбіт/с. Далі потік перетвориться за допо-
могою довгого коду, аналогічно використовуваному базовою
станцією. На цьому етапі відбувається поділ користувачів. Або-
нентська ємність системи визначається зворотним каналом. Для її
збільшення застосовується регулювання потужності у зворотному
каналі, методи просторового рознесення прийому на базовій
станції й ін.
Таким чином, на розподіл користувачів у системі впливають ба-
гато факторів, деякі з них представлено в табл. 9.13.
270
а
Таблиця 9.13
Параметри, що впливають на поділ каналів
Параметр Призначення Примітка
Частота Розподіл частотного спектра на кілька частотних каналів по 1,23 МГц Прямий і зворотний канали рознесені на 45 МГц
Код Уолша Поділ користувачів одного стільника в прямому каналі Призначається базовою стан- цією; нульовий код Уолша визначений для пілотного каналу, 32-й для каналу синхронізації
Довгий код Розподіл користувачів одно- го стільника у зворотному каналі Залежить від часу й від іден- тифікаційного номера кори- стувача
Короткий Розподіл базових станцій або Базові станції розрізняються
код секторів моментом початку синхро- нізації при формуванні коду
Кодування мови забезпечує дуже високий ступінь конфіден-
ційності. Відповідно до відзиву гонконгської компанії Ниісіїізоп
Теїесот, «підслуховування розмов практично виключено завдяки
техніці кодування мови в СВМА» [14].
На інтервалі сеансу зв’язку активна частина розмови становить
близько 35 %, 65 % доводиться на прослуховування повідомлень із
протилежної сторони й паузи. Випромінювання сигналу рухомою
станцією тільки на інтервалах активності мови приводить до до-
даткового зниження системних завад і загального збільшення
ємності системи СВМА. Передача повідомлень у стандарті 18-95
здійснюється кадрами. Використовувані принципи прийому доз-
воляють аналізувати помилки в кожному інформаційному кадрі.
Якщо кількість помилок перевищує припустимий рівень, що при-
водить до неприпустимого погіршення якості мови, цей кадр вити-
рається (Італіє егазиге).
При збільшенні кількості активних абонентів у стільнику через
взаємні завади відношення Ео /Мо знижується, а частота помилок
збільшується. У зв’язку з цим різні фірми приймають свої при-
пустимі значення частоти помилок. Наприклад, фірма Моіогоіа
уважає припустимою для СВМА частоту помилок в 1 %, що від-
повідає з урахуванням завмирань відношенню Е0/1У0 = 7—8 дБ.
При цьому пропускна здатність систем СВМА у середньому
в 15 разів перевищує пропускну здатність аналогових систем
АМР8. Фірма (}иа1сотт за припустиму величину частоти помилок
271
приймає значення 3 %. Це є однією із причин, по яких С^иаісотт
заявляє, що ємність СПМА в 20—ЗО разів перевищує ємність ана-
логових АМР8. За даними [ЗО] відношення Ео /ДГ0 =7—8 дБ і при-
пустима частота помилок в 1 % дозволяють організувати 60 актив-
них каналів на трьохсекторний стільник.
9.4.4.7. Естафетна передача
Естафетна передача є невід’ємним атрибутом будь-яких ССРЗ,
відповідальним за безперервність контакту абонента з мережею
при переміщенні М8 зі стільника в стільник. «М’якість» естафет-
ної передачі особливо важлива для абонентів в активному стані,
оскільки відчутні порушення зв’язку в ході розмови різко знижу-
ють якість передачі мовної інформації й нервують споживача.
Стандарт 18-95 підтримує три механізми естафетної передачі
М8:
• міжсистемна, або тверда, естафетна передача (калі каткіоН);
• внутрісистемна, або м’яка, естафетна передача (зо/і капЛо//);
• міжсекторна (8о(іегкап<іо(().
Розрізняють два типи твердої естафетної передачі:
• при переході М8 із зони обслуговування одного оператора
СБМА-системи в зону обслуговування іншого або при пере-
ході з одного частотного діапазону (1,25 МГц) в інший. В обох
випадках М8 залишається в зоні обслуговування СВМА-сис-
теми, тому дану естафетну передачу іноді називають Б-іо-В
(с1і£ііа1-іо-с1і£ііа1);
• при перемиканні М8 з СБМА-системи на аналогову ССРЗ.
У цьому випадку естафетна передача носить найменування
В-іо-А (<1і£ііа1-іо-апа1оє).
Алгоритм твердої естафетної передачі аналогічний описаному
вище. Коли інтенсивність прийнятого від М8 сигналу стає менше
деякого порога ВТ8, що обслуговує цю М8, посилає про це
повідомлення в М8С. По команді М8С сусідні ВТ8 за допомогою
скануючих приймачів здійснюють вимір рівня сигналу, прийнято-
го від даної М8. Якщо результат виміру якого-небудь ВТ8 переви-
щив установлений поріг, то М8С ініціює процедуру естафетної
передачі, виділяючи М8 один з вільних каналів трафіка нової ВТ8,
і перемикає виклик зі старого стільника в новий. Очевидно, що при
твердій естафетній передачі неминуче переривання з’єднання, що
негативно позначається на якості прийому мовної інформації.
У стандарті використовується роздільна обробка відбитих
сигналів, що приходять із різними затримками, і наступне їхнє
272
вагове додавання, що значно знижує негативний вплив ефекту
багатопроменевості. При роздільній обробці променів у кожному
каналі прийому на базовій станції використовується 4 паралельно
працюючих корелятора, а на рухомій станції — 3 корелятора.
Наявність паралельно працюючих кореляторів дозволяє здійснити
м’який режим «естафетної передачі» (8оїі Напбоії) при переході зі
стільника в стільник [14].
М’який режим естафетної передачі відбувається за рахунок
управління рухомою станцією двома або більше базовими стан-
ціями. При м’якій естафетній передачі, втім, як і при міжсек-
торній, М8 одночасно використовує кілька каналів зв’язку
(поточної ВТ8 і нових). Так, при міжстільниковій естафетній
передачі може бути задіяне до трьох сусідніх стільників, а при
міжсекторній — два сектори одного стільника. В обох варіантах
М8, використовуючи приймач ВАКЕ, здійснює роздільний прий-
ом сигналів каналів прямого трафіка або різних ВТ8, або секторів
ВТ8. Транскодер, що входить до складу основного обладнання,
проводить оцінку якості прийому сигналів від двох базових
станцій послідовно кадр за кадром, як показано на рис. 9.74. Про-
цес вибору кращого кадру приводить до того, що результуючий
сигнал може бути сформований у процесі безперервної комутації
й наступного «склеювання» кадрів, прийнятих різними базовими
станціями, що беруть участь в естафетній передачі. М’яке переми-
кання забезпечує високу якість прийому мовних повідомлень, усу-
ває перерви в сеансах зв’язку, що мають місце в стільникових ме-
режах зв’язку інших стандартів.
Відмінність же між міжстільниковою та міжсекторною переда-
чею складається в суб’єкті формування подібного ж результуючого
сигналу у зворотному каналі. Оскільки при міжстільниковій
естафетній передачі прийом сигналів здійснюється різними ВТ8,
то оцінка якості кадрів виробляється М8С, тоді як при міжсек-
торній передачі обслуговування дана операція виконується багато-
секторною ВТ8.
Характерною рисою м’якої естафетної передачі (на відміну від
твердої) є особиста участь у ній М8. Остання оцінює якість каналу
зв’язку, вимірюючи відношення сигнал/шум у пілотному каналі,
що приходиться на один чип, і передає результати вимірювання на
ВТ8. Істотна роль М8 у здійсненні передачі обслуговування знайш-
ла відбиття в назві цієї процедури — тоЬІІе-аззізіесІ капсіоїї
(МАНО).
273
Рис. 9.74. Схема порівняння сигналів (кадрів) від двох базових станцій
За результатами зроблених вимірів М8С формує чотири списки
ВТ8 у вигляді переліку циклічних зсувів короткої ПВП, тобто
пілот-сигналів, які передаються М8 для використання в процедурі
естафетної передачі:
• активні канали (асііге зеї);
• канали-кандидати (сапсіиіаіе веі);
• граничні канали (пеі§кЬог зеі);
• інші канали (гетаіпіп§ зеі).
Список активних каналів являє собою перелік ВТ8 або секторів
ВТ8, з якими в цей момент здійснюється зв’язок по каналах
трафіка. Поповнення даного списку провадиться по команді з ВТ8
274
у вигляді повідомлення по керівництву естафетною передачею
(ііап(1о[[ сіігесііоп тевва^е). Список активних каналів може
містити від 1 до 6 ВТ8 (секторів), причому якщо в ньому втри-
мується тільки один пілот-сигнал ВТ8, то м’яка естафетна переда-
ча не провадиться.
Список каналів-кандидатів складається з тих пілотних каналів,
для яких відношення сигнал-шум незначно відрізняється від
аналогічного параметра активних каналів і які можуть претенду-
вати на участь у м’якій естафетній передачі. Включення пілот-ка-
налу в даний перелік провадиться у випадку перевищення
відношенням сигнал/шум порога включення (або порога виявлен-
ня пілот-сигналу — рііоі деіесііоп Ііігевкоісі Т_АПП). Видалення
ВТ8 (сектора) із цього списку відбувається тоді, коли інтенсивність
її пілот-сигналу виявляється нижче порога виключення (рііоі (Ігор
ікгевкоісі Т ПКОР) протягом інтервалу часу, що задається пара-
метром Т ТБКОР ( капсІоН (Ігор іітег ехрігаііоп оаіие ). Як і в попе-
редньому випадку, список каналів-кандидатів може містити до
6 представників. Укажемо, що ВТ8 може бути переведена зі списку
активних у список кандидатів у тому випадку, якщо вона не утри-
мується в повідомленні по керівництву естафетною передачею,
однак ще не минув час, що задається ТТБКОР.
Список граничних каналів містить безліч тих ВТ8, які розта-
шовані по сусідству з обслуговуючою М8 тепер. Спочатку подібний
список складається з тих ВТ8, відомості про які втримуються
в повідомленні пеі§кЬог Нві тевва^е, переданому по каналу викли-
ку ВТ8, у зоні якої перебуває М8. Для того щоб список сусідніх ВТ8
відповідав поточному положенню М8 у системі, кожному пілот-ка-
налу в граничному списку зіставляється спеціальний лічильник
часу (а§іп§ соипіег). Лічильник обнуляється, коли пілотний канал
поміщається в граничний список з активного або списку канди-
датів. Значення лічильника збільшується на одиницю щораз після
прийому повідомлення з оновленими даними (пеі^кЬог Нві ирсіаіе
тевваре). Якщо значення лічильника якого-небудь граничного
представника перевищить поріг МСНВВ МАХ АСЕ, канал пере-
водиться в список інших. Список граничних каналів може містити
до 20 пілотних каналів. Пілотний канал може бути переведений
з активного або списку кандидатів у граничний, якщо відомості
про нього не утримуються в повідомленні капс!о[[ (іігесііоп
тевва§е, причому проміжок часу з моменту виключення переви-
щує ТТПКОР.
275
Список інших каналів включає всі ВТ8, що використовують ту
саму частотну смугу в 1,25 МГц і не входять ні в один із трьох
раніше згаданих списків.
Рис. 9.75 дає зразкову ілюстрацію процедури м’якої естафетної
передачі М8, що рухається із зони обслуговування ВТ81 у напрям-
ку до ВТ82. До моменту часу (1) М8 обслуговується тільки ВТ81,
пілот-сигнал якої є єдиним представником списку активних
каналів.
Рис. 9.75. До пояснення процедури м’якої естафетної передачі
У процесі роботи М8 відслідковує найбільш сильні багатопро-
меневі компоненти сигналів у пілотному каналі, оцінює їх інтен-
сивність у вигляді відношення сигнал/шум на чин дс і порівнює
отримані оцінки із двома порогами ТАВБ і ТЕНОР. Як видно
з рис. 9.75, у момент часу (1) рівень пілотного сигналу ВТ82, що не
належить в цей момент до списку активних, перевищує поріг
ТАББ. М8 по каналу зворотного трафіка інформує ВТ8 про це пе-
ревищення порога в повідомленні рііоі 8ігеп£ік теазигетепі
те88а§е і переводить пілотний канал ВТ82 із граничного списку
в список кандидатів. ВТ81 сигналізує М8С про зазначене переви-
щення порога, а той у свою чергу визначає необхідність і мож-
ливість ініціювання м’якої естафетної передачі й при позитивному
рішенні командує контролеру ВТ8 почати процедуру естафетної
передачі. В8С приймає команду й виділяє М8 вільний канал пря-
мого трафіка ВТ82.
У момент часу (2) М8 приймає від ВТ81 повідомлення капЛ-оН
йігесііоп те88а§е, у якому вказується на необхідність установлення
зв’язку з новою ВТ82 і утримуються значення циклічного зсуву
короткої ПВП ВТ82 і номер функції Уолша, що відповідає
276
виділеному каналу прямого трафіка. Після здійснення синхро-
нізації по новому пілот-сигналу й захвату каналу трафіка М8
у момент часу (3) переводить пілот-канал ВТ82 зі списку канди-
датів у список активних каналів і посилає на ВТ8 повідомлення про
встановлення режиму м’якої естафетної передачі (Ііапс1о[ї
сотріеііоп те8ва§е) по каналу зворотного трафіка. Починаючи із
цього моменту, список активних каналів складається із двох
представників ВТ81 і ВТ82, а М8 починає роботу в режимі м’якої
естафетної передачі, використовуючи два різних канали прямого
трафіка й формуючи результуючий сигнал «склеюванням»
інформаційних кадрів різних ВТ8 кращої якості.
Подальше пересування М8 змінює енергетику прийнятих нею
сигналів від ВТ8. У момент (4) М8 виявляє падіння рівня пілотного
сигналу ВТ81 нижче порога вимикання ТВЕОР і запускає тай-
мер, що визначає інтервал часу, протягом якого інтенсивність
прийнятого сигналу нижче припустимої величини. Якщо рівень
сигналу знову зросте й перевищить поріг Т ПЕОР до перевищення
таймером значення Т ТВЕОР, то таймер обнуляється, а пілот-ка-
нал ВТ81 залишається в списку активних. У розглянутому при-
кладі в момент часу (5) показання таймера перевищило значення
порога ТТВЕОР і М8 передає на базову (і далі в М8С) обмірюване
значення відношення сигнал/шум і поточне значення таймера
в повідомленні рііоі вігеп^ік теа8игетепіте88а§е. На підставі
отриманих вимірів М8С ухвалює рішення щодо завершення
естафетної передачі й видаляє канал ВТ81 зі списку активних,
сигналізуючи про це М8 у повідомленні капд,оЦ сіігесііоп те8ва§е.
У момент часу (6) М8 приймає зазначене повідомлення, у якому
втримується тільки циклічний зсув ПВП ВТ82, відключає канал
трафіка ВТ81, переводить її пілот-канал з активного списку в гра-
ничний і передає на ВТ8 повідомлення про завершення естафетної
передачі (1гапсІо[[ сотріеііоп тевваде).
Як видно з розглянутого приклада, ефективність м’якої
естафетної передачі в значній мірі визначається правильним вибо-
ром порогів Т_АВВ і ТВЕОР, а також часом спрацьовування тай-
мера ТТВЕОР. Установка низьких порогів і великого інтервалу
ТТВЕОР приводить до розширення списку активних каналів
і зниженню частоти його відновлення, що, з одного боку, забезпе-
чує кращу якість зв’язку (оскільки в естафетній передачі бере
участь більша кількість ВТ8), але, з іншого боку — приводить до
зростання навантаження на канали прямого трафіка, а виходить,
до зниження абонентської ємності системи. Установка високих
277
порогів і малого часу спрацьовування таймера збільшує частоту
відновлення списків і скорочує число активних каналів, а вихо-
дить, зберігає системний ресурс, однак якість зв’язку погіршу-
ється, оскільки в естафетній передачі задіяна мала кількість ВТ8.
Разом з тим, зростає частота обміну службовою інформацією між
М8 і ВТ8, що знову збільшує навантаження на систему.
9.4.5. Управління потужністю передавачів
Для максимізації абонентської ємності системи необхідно, щоб
термінали всіх абонентів випромінювали сигнал такої потужності,
що забезпечила б однаковий рівень сигналів, прийнятих базовою
станцією [13, 14, 42].
У стандарті 18-95 регулювання: рівня потужності сигналу,
випромінюваного рухомою станцією, здійснюється в динамічному
діапазоні 84 дБ із кроком 1 дБ. Це забезпечує можливість прийому
сигналів рухомих станцій базовою станцією із практично однако-
вим рівнем потужності незалежно від віддалення до базової
станції. Чим ближче рівень потужності сигналів від рухомих
станцій на вході базової станції до мінімальної, відповідної необ-
хідній якості зв’язку, тим менше рівень взаємних завад у системі
й, отже, тим вище її ємність.
Абонентська ємність комірки системи СБМА оптимізується ви-
користанням складного алгоритму регулювання, що зменшує
потужність, випромінювану кожним абонентським терміналом, до
необхідного рівня одержання прийнятної ймовірності помилки.
У системі передбачається три варіанти регулювання потужності:
• у прямому каналі — розімкнута петля;
• у прямому каналі — замкнута петля;
• у зворотному каналі.
При передачі інформації базовою станцією й прийомі її рухо-
мою станцією будемо говорити про прямий канал. Під зворотним
каналом будемо мати на увазі канал, у якому рухома станція пере-
дає, а базова приймає повідомлення. Розглянемо процес регулю-
вання потужності передавальних пристроїв у зворотному каналі.
Кожна рухома станція безупинно передає інформацію про рівень
помилок у прийнятому сигналі. На підставі цієї інформації базова
станція розподіляє випромінювану потужність між абонентами та-
ким чином, щоб у кожному випадку забезпечити прийнятну якість
мови. Абоненти, на шляху до яких сигнал випробовує більше зага-
сання, одержують можливість випромінювати сигнал більшої
потужності. Основна мета регулювання потужності у зворотному
278
каналі — оптимізація площі стільників. Регулювання потужності
як у прямому, так і у зворотному каналі впливає на термін служби
акумуляторів рухомих станцій. Тести показують (рис. 9.76), що се-
редня випромінювана потужність рухомої станції в СВМА менше,
ніж у системах, що використовують інші методи доступу. Це безпо-
середньо пов’язане з такими параметрами радіотелефону, як три-
валість безперервного заняття каналу й час знаходження в режимі
очікування.
Процес регулювання потужності в прямому каналі відбувається
трохи інакше. У ньому можливі два варіанти регулювання
(рис. 9.77):
• по відкритому циклу (розімкнута петля);
• по замкнутому циклу (замкнута петля).
Розглянемо відкритий цикл регулювання потужності (менш
точний). Рухома станція після включення шукає сигнал базової
Рис. 9.77. Схема керування потужністю в прямому каналі
279
станції. Після синхронізації рухомої станції по цьому сигналу
виробляється вимір його потужності й обчислюється потужність
переданого сигналу, яка необхідна для забезпечення з’єднання
з базовою станцією. Обчислення ґрунтуються на тому, що сума
рівнів передбачуваної потужності випромінюваного сигналу й по-
тужності прийнятого сигналу має бути постійною й дорівнювати
мінус 73 дБ. Якщо рівень прийнятого сигналу, наприклад, дорів-
нює мінус 85 дБ, то рівень випромінюваною потужності має бути
рівним плюс 12 дБ. Цей процес повторюється кожні 20 мс, але він
все-таки не забезпечує бажаної точності регулювання потужності,
тому що прямий і зворотний канали працюють у різних частотних
діапазонах (рознос частот 45 МГц) і, отже, мають різні рівні зага-
сання при поширенні й по-різному піддані впливу завад.
Розглянемо процес регулювання потужності при замкнутому
циклі. Механізм регулювання потужності при цьому дозволяє точ-
но відрегулювати потужність переданого сигналу. Базова станція
постійно оцінює ймовірність помилки в кожному прийнятому
сигналі. Якщо вона перевищує програмно заданий поріг, то базова
станція дає команду відповідній рухомій станції збільшити потуж-
ність випромінювання. Регулювання здійснюється із кроком 1 дБ,
Цей процес повторюється кожні 1,25 мс. Ціль такого процесу регу-
лювання полягає в тому, щоб кожна рухома станція випроміню-
вала сигнал мінімальної потужності, що є достатньою для забезпе-
чення прийнятної якості мови. За рахунок того, що всі рухомі
станції випромінюють сигнали необхідної для нормальної роботи
потужності й не більше, їхній взаємний вплив мінімізується, і або-
нентська ємність системи зростає. Рухомі станції повинні забезпе-
чувати регулювання вихідної потужності в широкому динамічному
діапазоні — до 85 дБ.
Такі фактори, як число користувачів і відстань до них від базо-
вої станції, впливають на значення максимальної випромінюваної
потужності. Приймаючи це до уваги, можна сказати, що вимоги до
лінійності передаточної функції підсилювача потужності, що пра-
цює при зміні рівня вхідного сигналу в межах 20 дБ, надзвичайно
високі. Лінійність передаточної функції підсилювача — фактор,
критичний при забезпеченні бажаних характеристик системи.
Необхідну лінійність забезпечують складні й дорогі методи
лінеаризації (підсилювачі з попередніми перекручуваннями або
підсилювачі зі зв’язком уперед). Спектр випромінюваного СВМА
сигналу, що виходить у результаті об’єднання безлічі кодованих
по Уолшу базових сигналів, близький до спектра шумового
280
сигналу з відношенням піко-
вого значення до середнього
близько 11 дБ. Це означає, що
для досягнення однакової
якості зв’язку в базовій станції
Сг8М необхідний підсилювач із
вихідною потужністю 44 Вт;
у стандарті В-АМР8 (АІ)С) це
значення знижується до 31 Вт,
а в СВМА — до 10 Вт
Рис. 9.78. Вимоги до підсилювача
(рис. 9.78). Тому значний запас
енергопотенціала в радіоканалі, що теоретично виходить за раху-
нок використання методу розширення спектра, при порівнянній
практичній реалізації базового обладнання виявляється значно
менше. Тому системи з кодовим розподілом каналів не забезпечу-
ють очікуваного збільшення площі радіопокриття базовою стан-
цією.
У системі СВМА застосовується квадратурна фазова маніпу-
ляція (СР8К) у базовій і зміщена С}Р8К у рухомих станціях. При
цьому інформація виявляється шляхом аналізу зміни фази сигна-
лу, тому фазова стабільність системи — критичний фактор при
забезпеченні мінімальної ймовірності появи помилки в повідом-
леннях. Застосування зміщеної СР8К дозволяє знизити вимоги до
лінійності підсилювача потужності в рухомій станції, тому що
амплітуда вихідного сигналу при цьому вигляді модуляції зміню-
ється значно менше. До того, як інтерференційні завади будуть
подавлені методами цифрової обробки сигналів, вони мають прой-
ти через високочастотний тракт приймача, не викликаючи наси-
чення малошумлячого широкосмугового підсилювача (МШП)
і змішувача. Це змушує розроблювачів системи шукати баланс
між динамічними й шумовими характеристиками приймача.
9.4.6. Аспекти безпеки в стандарті 15-95
Стандарт 18-95 забезпечує високий ступінь безпеки переданих
повідомлень і даних про абонентів. Насамперед він має більш склад-
ний, ніж С8М, радіоінтерфейс, що забезпечує передачу повідомлень
кадрами з використанням канального кодування й перемеження
з наступним «розширенням» переданих сигналів за допомогою
складових ШСС, сформованих на основі 64 видів послідовностей
Уолша й псевдовипадковими послідовностями з кількістю
елементів (215 -1) і (242 -1). Безпека зв’язку забезпечується також
281
застосуванням процедур автентифікації й шифрування повідом-
лень. Процедура автентифікації в стандарті 18-95 відповідає про-
цедурі автентифікації стандарту П-АМР8, ЕІА/ТІА/І8- 54В.
У рухомій станції зберігається один ключ А і один набір загаль-
них секретних даних, які використовуються при роботі як
у режимі із частотним розподілом каналів, так і в режимі СПМА.
Рухома станція може передавати «цифровий підпис» для автен-
тифікацїї, що складається з 18 бітів. Ця інформація передається на
початку повідомлення (у відповіді рухомої станції на запит мережі
при пошуку станції), додається до реєстраційного повідомлення
або пакета даних, переданих по каналу доступу. Передбачається
можливість відновлення загальних секретних даних у рухомій
станції. Шифрування повідомлень, переданих по каналу зв’язку
(ТСН), здійснюється також з використанням процедур стандарту
18-54В.
У стандарті 18-95 використовується також режим «приватний
характер зв’язку», що забезпечується за допомогою секретної мас-
ки у вигляді довгого коду. Цей процес також аналогічний процесу
формування маски у вигляді довгого коду, що описаний у стан-
дарті І8-54В.
9.4.7. Рухома станція стандарту 15-95
Фірми Сиаісотт і Моіогоіа розробили дворежимні СПМА
рухомі станції, які підтримують зв’язок з існуючими мережами
аналогових стандартів із частотною модуляцією (АМР8 і М-АМР8).
Ця обставина дає значні переваги абонентам СПМА, тому що дозво-
ляє використовувати свій радіотелефон і там, де існуючі аналогові
стільникові мережі забезпечують радіопокриття. Структурну схе-
му рухомої станції для СПМА фірми Сиаісотт наведено на
рис. 9.79. Основна відмінність між абонентськими станціями
СПМА і існуючими станціями аналогових стандартів полягає
в додаванні до складу рухомих станцій СПМА функцій цифрової
обробки сигналів, які реалізовані в цей час на трьох замовлених
НВІС (надвеликі інтегральні схеми). Ці три інтегральні схеми кон-
структивно поєднуються в одному пристрої.
9.4.8. Базова станція стандарту 15-95
У системах зв’язку СПМА використовуються антени із круговою
діаграмою спрямованості або секторні антени (звичайно 120-
градусні). На рис. 9.80 показано типову структурну схему базової
станції (ВТ8) для стільників із круговою діаграмою спрямованості
282
9,8304 Мгц
опорна частота :
Аналогові
радіочастотні
блоки
ЦАП
І/О
8 бітів
ЦАП Г”" Оиаісотт
1/0 Л ВІС
8 бігів
ЕМ-тракт|.
СОМА
демодулятор
• синтезатор частот;І
• перетворювач !
частот; ’
• підсилювач І
потужності; !
• управління рівнем і
випромінювання; і
• ЕМ-модулятор/ і
демодулятор; і
• опорний генератор
Формувач п
опорних сигналів '
ЕРЙОМ
8ВАМ
Перекручувач/
модулятор
Оиаісотт .
ВІС
і
ЕЕРРОМ
Декодер
Вітербі
Оиаісотт
ВІС
23—
Вокодер
і кодек
Вихідний
порт
Корпус станції:
клавіатура,
дисплей,
гучномовець,
мікрофон
Цифрова плата
Вихід
на комп'ютер
т
І
Рис. 9.79. Структурна схема рухомої станції
антени із цифровим обладнанням, до складу якого входять каналь-
ні блоки. Кожен канальний блок може бути сконфігурований як
інформаційний канал або як службовий канал. Для синхронізації
роботи мережі використовується приймач СР8 (глобальна система
місцезнаходження). Сюди входять генератор, що формує секундні
імпульси, і опорний такто-
вий генератор.
Блок приймача-передава-
ча перетворить сигнали про-
міжної частоти, сформовані
у відсіку цифрового блоку,
у радіочастотний сигнал на
носійній частоті й забезпе-
чує зворотне перетворення
прийнятого сигналу на про-
міжну частоту.
У напрямку передачі сиг-
нал проходить від приймача-
передавача через підсилю-
вач потужності й фільтр до
передавальної антени. У зво-
Рис. 9.80. Структурна схема
базової станції
ротному напрямку тракт
прийому починається із
283
приймальних антен, фільтра, підсилювача з низьким коефіцієн-
том шуму. Потім у приймачі-передавачі сигнал переноситься на
проміжну частоту й надходить у відсік цифрового обладнання.
Передавальний і приймальний тракти підключаються безпосе-
редньо до своїх антен, що дозволяє виключити дорогі суматори
потужностей і втрати потужності при додаванні. Управління
режимами роботи цифрового обладнання й приймача-передавача
здійснюється контролером стільника (СС). Контролер стільника
забезпечує необхідні режими й алгоритми роботи обладнання
усередині стільника, призначає й конфігурує ресурси ВТ8 для об-
слуговування навантаження й викликів, формує статистичну
інформацію про роботу стільника, контролює розподіл сигналів
опорних частот. Він також управляє об’єднанням портів каналь-
них блоків для передачі повідомлень у цифрову лінію до контроле-
ра мережі (В8С) і центру комутації рухомого зв’язку (М8С).
9.4.9. Обладнання Моіогоіа 5С 9600, 8С 2400
з «суперстільниковою» архітектурою для мереж зв’язку СОМА
Фірмою Моіогоіа розроблені комплекси мережевого обладнан-
ня 8С 9600 і 8С 2400 для створення систем зв’язку з «суперстіль-
никовою» (8С) архітектурою, що поєднує нові й існуючі технології
стільникового зв’язку й відкриває широкі можливості по вдоско-
налюванню управління обладнанням і функціями зв’язку.
Об’єднання й централізація управління компонентами різних ме-
реж у сукупності зі створенням уніфікованого гнучкого приймача-
передавача обладнання визначає перспективність нового техніч-
ного рішення Моіогоіа 8С 9600 і 8С 2400. Обладнання 8С 9600 при-
значене для роботи в смугах частот 869—894 МГц — передача від
базової станції, 824—849 МГц — передача від рухомої станції
й складається з радіочастотного модема (8ІГ), що забезпечує фор-
мування сигналів з різними протоколами зв’язку, лінійного під-
силювача потужності (ЬРА) і підсистеми діагностики. До складу
радіочастотного модема може входити до 80 СОМА канальних плат
і 16 СВМА приймачів-передавачів, які можуть забезпечити
підтримку 320 СВМА каналів. Для ТВМА, АМР8, КГ-АМР88С 9600
може містити до 96 приймачів-передавачів мовних повідомлень
і сигнальної інформації.
До складу ВТ8 може входити до трьох лінійних підсилювачів
потужності. Кожен підсилювач обслуговує всі виходи передавачів,
що працюють на одну антейу, й забезпечує дистанційне настрою-
вання під конкретні частоти.
284
Підсистема діагностики забезпечує контроль і підтримку
працездатності обладнання ВТ8 разом із центром управління
радіопідсистемою (ОМС-К). Між 8С 9600 і центром комутації рухо-
мого зв’язку підтримується відкритий інтерфейс, що забезпечує
сумісність цього обладнання із центрами комутації різних
виробників. У цілому обладнання 8С 9600 забезпечує можливість
обслуговування абонентів у стандартах СВМА, АМР8, М-АМР8
і В-АМР8. Крім того, можливе використання цього обладнання
в мережах стільникової цифрової пакетної передачі даних (СВРВ).
Подальшим розвитком сімейства обладнання 8С Моіогоіа
є створення комплексу 8С 2400, призначеного для мереж з малими
й середніми стільниками. 8С 2400 являє собою базу для створення
й розвитку систем стільникового радіозв’язку з підвищеною ефек-
тивністю, низькою вартістю, м ожливістю дистанційного управлін-
ня у двох діапазонах частот: 800 МГц і 2 ГГц. 8С 2400 підтримує
СВМА, АМР8, М-АМР8, а також СВРВ.
Обладнання 8С 2400 є компактним, має модульну структуру,
забезпечує економічний розвиток ємності мережі, має єдиний
радіочастотний модем для різних радіоінтерфейсів. Робочі смуги
радіочастот:
• 869—894 МГц — передача від базової станції;
• 824—849 МГц — передача від рухомої станції;
• 1930—1970, 2180—2200 МГц — передача від базової станції;
• 1850—1890, 2130—2150 МГц — передача від рухомої станції.
Загальна ємність становить 48 фізичних каналів для аналого-
вих стандартів і 160 фізичних каналів для цифрових стандартів.
Розглянуті принципи побудови системи стандарту 18-95, мож-
ливість одночасної роботи рухомих станцій в існуючих мережах
стільникового зв’язку визначають перспективність розвитку
мереж зв’язку СВМА у регіонах, де вже діють мережі зв’язку стан-
дартів АМР8, 1ФАМР8 і В-АМР8. Спільне використання стільни-
кових мереж зв’язку зазначених стандартів із частотним і кодовим
розподілом каналів забезпечить значне збільшення кількості
абонентів, що обслуговуються, розширить склад послуг і зону по-
криття зв’язком.
Запитання та завдання для самоперевірки
і контролю засвоєння знань
1. Назвіть основні характеристики стандартів цифрових систем
стільникового зв’язку (С8М, В-АМР8, ЯВС, СВМА),
2. Які ключові відмінності між системами стільникового зв’язку
першого та другого покоління?
285
3. Наведіть структуру системи стільникового зв’язку стандарту
Сг8М. Поясніть призначення та функції елементів системи.
4. З якою метою в системі стандарту (л8М використовуються
стрибки за частотою.
5. Поясніть організацію фізичних та логічних каналів в стандарті
С8М.
6. Наведіть структурну схему модулятора ПМ8К. Поясніть прин-
цип роботи схеми.
7. З якою метою в системі стандарту С8М використовується пере-
меження символів?
8. Які методи кодування застосовуються в системі стільникового
зв’язку стандарту С8М?
9. Викладіть принцип обробки мови в стандарті С8М.
10. Поясніть призначення детектора активності мови.
11. Поясніть процедуру автентифікації абонента в стандарті С8М.
12. Поясніть процедуру установки режиму шифрування в стан-
дарті С-8М.
13. Викладіть процедури підключення та відключення рухомої
станції в системі стандарту П8М.
14. Викладіть процедури пошуку рухомої станції, встановлення
вхідного та вихідного викликів, організації естафетної пере-
дачі, оновлення даних місцезнаходження тароумінгу в системі
стандарту С8М.
15. Викладіть загальні відомості про структуру та принципи побу-
дови стільникової мережі стандарту П-АМР8.
16. Викладіть принципи побудови та функціонування системи
стільникового зв’язку стандарту ЛПС.
17. Викладіть принцип роботи системи стільникового зв’язку
стандарту 18-95.
18. Які переваги та недоліки використання СОМА в стільникових
мережах?
19. Наведіть структуру мережі стільникового зв’язку стандарту
18-95.
20. Поясніть принцип організації естафетної передачі в мережі
стільникового зв’язку стандарту 18-95.
21. Назвіть види та призначення кодових послідовностей в системі
стандарту 18-95.
22. Назвіть канали та їх призначення в стандарті 18-95.
23. Наведіть та поясніть-структуру пілотного каналу.
24. Наведіть та поясніть структуру каналу синхронізації.
25. Наведіть та поясніть структуру каналу персонального виклику.
286
26. Наведіть та поясніть структуру каналу прямого трафіка.
27. Наведіть та поясніть структуру каналу доступу.
28. Наведіть та поясніть структуру каналу зворотного трафіка.
29. Викладіть принципи організації абонентського доступу.
ЗО. Викладіть методи управління потужністю передавачів.
Задачі
Задача 1
Стільникова мережа зв’язку стандарту С8М, базові станції якої
використовують трьохсекторні антени, обслуговує територію пло-
щею 80 =500 км2. Радіус стільника В = 4 км. Число активних
абонентів мережі дорівнює 14а =1152. Параметр загасання радіо-
хвиль /г=3. Визначте число використовуваних в мережі радіо-
частот.
Задача 2
Вирішити задачу 1 для випадку використання систем стільни-
кового зв’язку стандартів П-АМР8 (АПС) та .ЮС.
Задача З
Визначте величину допустимого телефонного навантаження
для однієї ВТ8 територіальної стільникової мережі зв’язку стан-
дарту 68М, базові станції якої використовують односекторні анте-
ни, якщо: радіус стільника В - 2 км; ймовірність блокування вик-
лику Рбл =0,05; смуга частот ВТ8 на передачу ДГ =4,2 МГц;
параметр загасання радіохвиль к = 3.
Задача 4
Територіальна стільникова мережа зв’язку стандарту (л8М об-
слуговує територію площею 50 =350 кв. км. Мобільні абоненти
рівномірно розподілені на обслуговуваній території. Визначити
необхідне число каналів в даній мережі, якщо:
• припустиме число абонентів = 20 000;
• активність одного абонента в ЧНН р=0,02 Ерл.;
• радіус стільника/? = 4км;
• ймовірність блокування виклику ра <10%;
• параметр загасання радіохвиль к =3;
• на базових станціях використовуються всенаправлені антени.
Розв’язання задачі 4
Необхідна кількість каналів в мережі визначається виразом
МК=НКВТ8-С, СО
287
де С — розмірність кластера; Мк вг8 — кількість каналів однієї
базової станції (ВТ8).
Число Nк вт8 можна знайти, якщо знати навантаження Автз,
що обслуговується однією базовою станцією (в одному стільнику)
А
л _ "мережі „
"В7'5> с, ^стільника ’ 1“’
де Амере5кі -р — навантаження, що обслуговується даною ме-
режею; З,,.,-. = 2,6В2 — площа стільника.
. 20000-0,02 -
.А£>грс ~——————»2,6 • 16 — 47,542 Ерл•
В1Ь 350
За таблицею (додаток В) знаходимо, що для обслуговування на-
вантаження Автв =47,542 Ерл. при ра =10 % необхідно
Нквт$ =48-
Розмірність кластера знаходимо в відповідності з виразом
де В — величина захисного інтервалу, яку можна визначити із
співвідношення
=р П =й11+^мро]. (4)
Рви МВК
Тут ТИ — число заважаючих станцій. Оскільки використовують-
ся всенаправлені антени, то М =6; р0 =9дБ (7,943) — захисне спів-
відношення Рс ІРвв, що визначається стандартом О8М.
Підставляємо (4) в (3) отримуємо
С=-|[1+з/ТЙр^]2. (5)
О
С = 1[1 + З'6 7,943]2 «7
З
ТодіТУК =48-7=336.
Відповідь: необхідне число каналів в мережі дорівнює 336.
288
©
СТІЛЬНИКОВІ РАДІОТЕЛЕФОНИ
Звичні для нас стільникові радіотелефони мали спочатку свого
розвитку більші розміри й були схожі скоріше на радіостанції, ніж
на телефони. Але з кожним роком зменшувалися їхній розмір і ва-
га, поліпшувався дизайн, знижувалася вартість, перед користува-
чами відкривалися все нові й нові можливості рухомого зв’язку.
Вибір стандарту стільникового зв’язку однозначно визначає
й вибір моделі радіотелефону. При цьому, незважаючи на наяв-
ність загальних рис, моделі розрізняються не тільки функціональ-
ними можливостями, обумовленими стандартом, але і якимись
традиціями їхнього конструювання й зовнішнього оформлення.
У межах кожного класу моделі радіотелефонів розрізняються
між собою не тільки обсягом сервісних функцій, але часто й пара-
метрами приймально-передавальних трактів. Із цієї причини при
виборі радіотелефону корисно не тільки керуватися зовнішнім ви-
глядом, але й мати деякі відомості про конструкцію апарата і його
можливості.
10.1. Конструкція радіотелефону
Незважаючи на різноманіття представлених на світовому рин-
ку моделей стільникових радіотелефонів, всі вони мають подібну
конструкцію. Кожен радіотелефон має передавальний й прий-
мальний пристрій, пристрій перетворення й відтворення мови,
пристрій контролю й управління, антену, дзвінок (зумер), клавіа-
туру й дисплей. Залежно від моделі вони можуть розрізнятися
розмірами, складом комплектуючих елементів, функціональними
характеристиками й іншими показниками.
Останнім часом всі фірми-виробники намагаються знизити вар-
тість, поліпшити дизайн, зменшити розміри й підвищити експлуа-
таційні показники своєї продукції.
Як приклад розглянемо конструкцію радіотелефону ЕН237
фірми Егісвзоп. Цей радіотелефон призначений для роботи
289
в аналоговій стільниковій системі стандарту ЕТАС8. Він скла-
дається з передньої кришки, на якій розташовуються клавіатура,
дисплей, мікрофон і гучномовець; задньої кришки, на якій закріп-
лена антена і чотирислойна друкована плата, на якій розміщені всі
основні вузли.
Антена апарата виконана у вигляді плоскої спіралі, а задня
кришка корпуса використовується як відбивач і служить для
поліпшення випромінювальної здатності антени. Характеристики
такої антени, незважаючи на її малі геометричні розміри, відпо-
відають аналогічним характеристикам традиційної напівхвильо-
вої антени й слабко залежать від її орієнтації в просторі.
На чотирислойній друкованій платі (у цифровому радіотеле-
фоні їх може бути дві) зібрані основні вузли. У приймальному й пе-
редавальному блоках повністю виключені контури на котушках
індуктивності. У приймачі фільтрація сигналів здійснюється за
допомогою фільтрів на поверхневих акустичних хвилях (ПАХ),
які мають гранично малі розміри й високі фільтруючі характери-
стики в порівнянні із традиційними фільтрами, що використову-
ють ЬС-контури. У передавачі для зменшення позасмугових
випромінювань використовуються високодобротні керамічні
фільтри. Вихідні каскади передавача виконані на арсенід-галі-
євих транзисторах. Для одержання необхідних частот передавача
й гетеродинних частот приймача використовується синтезатор
частот, роботою якого керує блок контролю й управління. Осно-
вою останнього є центральний процесор. Всі блоки виконані, го-
ловним чином, на мікросхемах з низьким споживанням енергії
й високими функціональними можливостями. Вони містять у собі
звукові фільтри, вибірні підсилювачі для мікрофона й гучномов-
ця, фазовий модулятор і демодулятор, генератор ВТМЕ-сигналів
(ВТМГ — двоканальна багаточастотна сигналізація), блоки авто-
матичного тестування й управління. На платі встановлені з’єдну-
вачі для підключення антени, зовнішніх пристроїв, клавіатури
й дисплея. Плата встановлюється на рамку й закріплюється на
передній кришці корпуса. Малі розміри плати досягаються за ра-
хунок використання щільного монтажу, застосування безкорпус-
них радіоелементів і функціональних вузлів — чипів.
10.2. Структурна схема аналогового телефону
Структурну схему радіотелефону стандарту ЕТАС8 наведено на
рис. 10.1. Передавальний й приймальний блоки виконані за кла-
сичною схемою. Приймальний пристрій являє собою супергетеро-
динний приймач із подвійним перетворенням частоти. Вхідний
290
Рис. 10.1. Структурна схема аналогового радіотелефону: СФ2, СФ4,
СФ5, СФ6 — смугові фільтри на ПАВ; СФЗ — керамічні фільтри;
ЗМ1, ЗМ2, ЗМЗ — змішувачі; ППЧ1.ППЧ2 — підсилювачі проміжної
частоти; ПП — підсилювач потужності; МШП — малошумлячий
підсилювач; ФМ — фіазовий модулятор; ФД — фазовий детектор;
СЧ — синтезатор частот; ПНЧ — підсилювач низьких частот;
Г — гетеродин; КЛ — клавіатура; СРП — процесор; Д — дисплей
сигнал надходить на смуговий фільтр на ПАВ (СФ2), що виділяє
прийнятий сигнал і послабляє завади. Відфільтрований сигнал /с
надходить на малошумлячий підсилювач (МШП) і після посилен-
ня подається на зміпіувач (ЗМ1). На другий вхід останнього із син-
тезатора частот надходить сигнал гетеродина Отриманий в ре-
зультаті перетворення частоти сигнал першої проміжної частоти
/пр1 (45 МГц) надходить на підсилювач першої проміжної частоти
ППЧ1 і після посилення фільтрується смуговим фільтром на ПАВ
(СФ4). Відфільтрований сигнал надходить у другий змішувач
(ЗМ2). На нього ж з гетеродина (Г) надходить сигнал /г2. Отрима-
ний у результаті перетворення частоти сигнал другої проміжної
частоти /пр2 частотою 450 кГц фільтрується смуговим фільтром на
ПАХ (СФ6) і підсилюється підсилювачем ППЧ2. Підсилений до
необхідного рівня сигнал надходить на фазовий демодулятор (ФД),
де виділяються сигнали управління й мовний сигнал. Останній
надходить на підсилювач ПНЧ і далі — на гучномовець. Сигнали
управління обробляються процесором типу СРП. Тут же форму-
ються сигнали опорних частот для ФД і ФМ.
Аналоговий сигнал, що надходить із мікрофона, підсилюється
підсилювачем низької частоти (ПНЧ) до необхідного рівня й надхо-
дить на фазовий модулятор (ФМ). Промодульований сигнал на
291
проміжній частоті 90 МГц через смуговий фільтр на ПАВ (СФ5)
надходить на змішувач (ЗМЗ). На нього ж із синтезатора частот
приходить сигнал ґг3. З виходу змішувача сигнал / через смуго-
вий керамічний фільтр (СФЗ) надходить на двотактний підсилю-
вач потужності (ПП) класу С, що забезпечує максимальний ККД
передавача. Підсилений сигнал через регулятор потужності (РП)
і смуговий керамічний фільтр (СФ1) надходить до антени.
Обробка сигналів управління, опитування клавіатури, форму-
вання необхідних частот і вивід інформації на дисплей відбува-
ється під управлінням центрального процесора. Синтезатор часто-
ти дозволяє одержувати високостабільні сигнали частот усього
використовуваного діапазону.
10.3. Структурна схема цифрового радіотелефону
Структурну схему радіотелефону, що працює в стандарті Сг8М,
наведено на рис. 10.2. Зазвичай в таких радіотелефонах є аналого-
ва й цифрова частини, які можуть виконуватися на окремих пла-
тах. Аналогова частина містить у собі приймальний і передаваль-
ний пристрої, які по своїх характеристиках і побудові нагадують
описані вище.
Рис. 10.2. Структурна схема цифрового радіотелефону: СФ4, СФ5 —
смугові фільтри на ПАВ; СФ1, СФ2, СФЗ — керамічні фільтри;
МШП — малошумлячий підсилювач; ЗМ1, ЗМ2, ЗМЗ — змішувачі;
ППЧ1, ППЧ2 — підсилювачі проміжної частоти; АЦП — аналого-циф-
ровий перетворювач; ЦАП — цифро-аналоговий перетворювач; ККД —
канальний кодек; Г — гетеродин; СЧ — синтезатор частот; КЛ —
клавіатура; Д — дисплей; ФМ — фазовий модулятор; СРП — процесор
292
Антена (А) виконує одночасно функції передавальної й прий-
мальної. Вона являє собою плоску спіральну вкорочену антену, за
характеристиками аналогічну стандартній напівхвильовій антені.
У системах стандарту С8М передавач і приймач працюють не одно-
часно, і передача здійснюється тільки протягом 1/8 тривалості
кадру. Це значно зменшує витрати енергії акумуляторної батареї
й збільшує час функціонування. Крім того, знижуються вимоги до
ВЧ-фільтра приймача, виконаного на ПАВ, і з’являється мож-
ливість інтеграції малошумлячого вхідного підсилювача МШП зі
змішувачем. Прийнятий сигнал після вхідного смугового фільтра
(СФ2) підсилюється МШП й надходить на перший вхід змішувача
(ЗМ1). На другий вхід надходить сигнал гетеродина /г1 із синтеза-
тора частот. Сигнал першої проміжної частоти /пр1 проходить
через смуговий фільтр на ПАВ (СФ4) і підсилюється підсилювачем
першої проміжної частоти (ППЧ1), після чого надходить на пер-
ший вхід другого змішувача (ЗМ2). На другий його вхід надходить
сигнал гетеродина /г2 з генератора частот (Г).
Отриманий сигнал другої проміжної частоти фільтрується
смуговим фільтром на ПАВ (СФ5), підсилюється підсилювачем
ППЧ2 і надходить на аналого-цифровий перетворювач (АЦП), де
перетвориться в сигнал, необхідний для роботи сигнального проце-
сора СРП.
У режимі передачі інформаційний цифровий сигнал, сформова-
ний в СРИ, надходить на І/О-генератор (І/О-Г), де відбувається
формування модулюючого сигналу. Останній надходить на фазо-
вий модулятор (ФМ), з якого сигнал /фМ надходить на змішувач
(ЗМЗ). На другий вхід змішувача надходить сигнал /г3 від синтеза-
тора частот. Отриманий сигнал /с1 через смуговий фільтр (СФЗ)
надходить на підсилювач потужності (ПП), керований за допомо-
гою СРІТ. Посилений до необхідного рівня сигнал /с1 через смуго-
вий керамічний фільтр (СФ1) надходить до антени (А) і випро-
мінюється в простір.
Цифрова логічна частина радіотелефону забезпечує формування
й обробку всіх необхідних сигналів. Вона складається із цифрового
сигнального процесора СРП, пам’яті МЕМ, канального еквалайзера,
канального кодера/декодера, 8ІМ-карти, перетворювачів АЦП
і ЦАП, клавіатури й дисплея.
Логічна частина виконує завдання, що полягають у демодуляції,
кодуванні, стисненні й відновленні мовного сигналу, зменшенні
шумів, в обробці інформації, що вводиться із клавіатури. Вона
виводить необхідну інформацію на екран дисплея, робить обмін
інформацією з 8ІМ-картою, що забезпечує автентифікацію абонента
й шифрування даних.
293
ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ
МЕРЕЖ МОБІЛЬНОГО ЗВ’ЯЗКУ
Подальший розвиток мереж мобільного зв’язку безпосередньо
пов’язаний з розвитком мереж мобільного зв’язку третього (ЗО)
і четвертого поколінь (40).
11.1. Мережі мобільного зв’язку третього покоління
Роботи зі створення мереж ЗО були розпочаті в проекті, що
одержав назву ЕРБМТ8 (Еиіиге РиЬІіс Ьапд МоЬіІе Теїесоттипіса-
ііоп Вузіет — перспективна сухопутна мобільна телекомуніка-
ційна система). Акронім був трохи незграбним навіть у порівнянні
з іншими прийнятими термінами, так що ПП-Т незабаром прий-
няв набагато більш зручну назву ІМТ-2000 (Іпіегпаііопаї МоЬіІе
Теїесотпшпісаііопе Іог ІЬе уеаг 2000 — Міжнародний мобільний
зв’язок 2000) [46, 47].
Проект ІМТ-2000 ставив перед собою такі цілі:
• реалізацію набору нових послуг (рис. 11.1);
• забезпечення мобільного зв’язку зі швидкістю передачі даних
Рис. 11.1. Конвергенція різних
технологій в ІМТ-2000
вище 20 Мбіт/с;
• освоєння частотної області
2000 МГц, яку ІТІТ-Т хотів
би зробити доступною для
нової технології;
• досягнення зазначених ці-
лей до 2000 р.
Жодне із цих завдань не
було повністю виконане, але
назва закріпилася. Швид-
кість даних, поставлена як
мета, у цей час досяжна, але
тільки при деяких оптималь-
них умовах.
Найбільш важливо, що
не кожна країна зробила
294
доступним частотний діапазон, який був заявлений ІТІІ-Т. Європа
й ряд азіатських країн це зробили, але СПІА поки не можуть
відвести для ІМТ-2000 весь запитуваний спектр. Технологія ІМТ-
2000 у США вважається важливою, і в перспективі відсутність
необхідної пропускної здатності змусить США вступити на цей
шлях.
Проект ЕРБМТ8 розглядав тільки мобільний телефонний зв’я-
зок і мобільну передачу даних, ІМТ-2000, як передбачалося, охоп-
лював всі можливі застосування бездротового зв’язку, зокрема:
• бездротові мережі доступу й локальні обчислювальні мережі
(ЬАИ), які можуть забезпечити користувачам високі швид-
кості передачі даних на вулиці, в офісі й будинку;
• зв’язок через супутники й звертання до основних мовних
служб і послуг передачі даних буквально з будь-якої точки
Землі, навіть якщо вони перебувають поза областю, охопле-
ною стільниковою мережею.
Друга можливість — це мобільна супутникова служба (М88 —
МоЬіІе ВаіеИііе Бегчісе) і глобальний мобільний персональний су-
путниковий зв’язок (ЄМРС8 — СІоЬаІ МоЬіІе Регзопаї Соттипі-
саііоп Ьу 8аіе11ііе).
Теоретично, орієнтуючись на використання всіх типів бездрото-
вих послуг по єдиній системі радіозв’язку, численні користувачі
могли б одержувати тільки один пристрій. Вони могли б викори-
стовувати мобільний телефон як домашній переносний телефон
або навіть робити виклики через супутник посередині океану.
Промисловість могла б заощаджувати засоби за рахунок того, що
складові пристрої, компоненти розроблялися б для одного типу
технології й могли бути легко використані в різних країнах.
Спочатку ІТІТ-Т сподівався створити єдиний стандарт універ-
сальної системи рухомого зв’язку, однак по закінченні часу стало
ясно, що, незважаючи на відносну нескладність формулювання
основних вимог до системи ЗО, досить непростим питанням вияви-
лася розробка стратегії досягнення цих вимог. До 1999 року біль-
шість цих ідей було залишено, коли були створені перші прототипи
обладнання ІМТ-2000.
Фіксовані бездротові системи (бездротовий доступ і локальні
мережі) найкраще працюють на набагато більш високих частотах,
чим звичайні мобільні телефони.
Супутникові телефони є більше дорогими й мають набагато
більші розміри, чим ті, котрими готові скористатися більшість лю-
дей. Бездротові ТАМ одержують розвиток у деяких областях,
295
наприклад, у бездротовому мобільному Інтернеті, однак реаліза-
ція цих стандартів у рамках ІМТ-2000 малоймовірна, тому ІМТ-
2000 сьогодні має найбільш ефективну мету — високошвидкісна
передача даних по стільниковій мережі. Спочатку ІТІІ-Т визначив
тільки швидкості даних для ІМТ-2000. Запропоновані три різних
швидкості, кожна з яких призначена для передачі різного типу
інформації І8ВМ, а також стандарт на носійні частоти для основ-
них мереж передачі мови.
Пропонуються наступні швидкості:
• 144 кбіт/с — та ж сама швидкість, що в КИЖ-лінії (базовий
доступ). Цей тип ліній може використовуватися в русі, і там,
де цей сервіс не може бути реалізований по звичайній назем-
ній мережі (дротовій або оптоволоконній);
• 384 кбіт/с — ця швидкість одна з найближчих реальних
цілей. Вона відповідає каналу цифрової мережі інтегрального
обслуговування Н-іпвидкості (НО), часто використовуваному
для відеоконференц-зв’язку. Хоча передача відео можлива
й на більш низьких швидкостях, ця швидкість вважається
мінімально необхідною для забезпечення якості;
• 2,048 Мбіт/с — швидкість, що може бути досягнута усередині
будинку при низькій мобільності користувача (швидкість
переміщення об’єкта до 3 км/год.). Вона відповідає швидкості
доступу на первинній швидкості (РШ) лінії І8ВК; звичайно
для цього використовується кабель, що несе до ЗО окремих
телефонних каналів до розподільного щита. Ідея використання
високих швидкостей полягає в створенні невеликих пікостіль-
ників (рісосеїіз), які могли б бути встановлені в громадських
місцях, таких як вокзали, зали прибуття й відправлення
в аеропортах, даючи людям можливість звертатися до високих
швидкостей передачі даних.
Ці рекомендації зі швидкостей були запропоновані в 1992 році
для служб, показаних на рис. 11.1, коли Інтернет не був ще широко
розповсюджений поза академічними й технічними колами. ІМТ-
2000 передбачався для того, щоб формувати тільки мобільну час-
тину мережі, доповнюючи наземну службу.
Коли Інтернет знайшов загальнодоступне й комерційне застосу-
вання, ПТІ-Т зрозумів, що Інтернет став одним з найбільш важли-
вих факторів використання технології ІМТ-2000. Це спричинило
додаткові вимоги для підтримки протоколів, пов’язаних з мере-
жею комутації пакетів. Попередньо встановлені швидкості обміну
даних, яків цифровій мережі інтегрального обслуговування, зали-
шилися.
296
11.1.1. Сервісні вимоги
Зараз в індустрії зв’язку ясні напрямки, по яких варто рухатися.
Розробки систем третього покоління прагнуть об’єднати Інтернет,
телефонію й широкомовні засоби обміну інформацією в єдиному
пристрої. Для того щоб цього досягти, система ІМТ-2000 повинна
в основному забезпечувати шість широких класів обслуговування.
Три сервісних класи вже існують до деякої міри на мережах 2Сг,
у той час як є три нових класи, які містять у собі мобільні мульти-
медійні служби. Зазначені види обслуговування описані нижче.
Мова, голосова пошта. Ця послуга може бути надана на швид-
кості 4—32 кбіт/с. Навіть враховуючи в майбутньому швидкодіючу
передачу даних, ця служба не може розглядатися як нова послуга.
Для ринку мобільного зв’язку ЗО зможе запропонувати якість вик-
лику не краще, ніж гарна стаціонарна телефонна мережа. Мовна
пошта також буде стандартна й, в остаточному підсумку, інте-
грована повністю з електронною поштою. Вона може бути тільки
доповнена комп’ютеризованим розпізнаванням голосу й синтезо-
ваною мовою для передачі повідомлень диктора.
Передача повідомлень, комутація пакетів. Дана послуга — до-
датково розширена служба, об’єднана з електронною поштою
Інтернет при швидкості 9,6—14,4 кбіт/с. На відміну від текстових
служб передачі повідомлень і передачі коротких повідомлень 8М8,
які убудовані в деякі системи другого покоління, служби ЗСг забез-
печують поштові текстові вкладення. Вони будуть використовува-
тися для розрахунків за послуги й для електронних продаж
(покупок).
Дані, що комутуються. Цей клас послуг включає процедури
відправлення документів по ф>аксу. При цьому необхідно підклю-
чення до телефонної мережі з набором номера або до Інтернету по
мережі комутації каналів. Термін «дані, що комутуються» в ЗО
зазвичай позначає інформацію від будь-якого виробу, що не вима-
гає підключення до мережі з комутацією пакетів, а викорис-
товує послуги мережі І8ВМ. Пропонована швидкість передачі
цієї послуги — 144 (64) кбіт/с.
Мультимедіа середньої швидкості. Це, імовірно, буде самою
популярною службою ЗО. Швидкість потоку даних «мережа —
користувач» ідеальна для \7еЬ-навігації, якщо припустити, що
мережа на той час, коли системи ЗО стануть широко доступні, не
зміниться до невпізнанності. Інші додатки включають спільну
роботу на комп’ютері, гри, визначення місця розташування з надан-
ням карти місцевості, директиви пересування від однієї точки
297
місцевості до іншої і т. п. Пропонована швидкість передачі цієї
служби — 128—384 кбіт/с.
Мультимедіа високої швидкості. У цей час пропонується аси-
метрична робота такої служби зі швидкістю 384—2048 кбіт/с. Цей
клас може використовуватися для дуже швидкодіючого доступу
в Інтернет, а так само для передачі за вимогою відео високої чіт-
кості й аудіо. Інший можливий додаток — інтерактивні (опііпе)
покупки для «невловимих» виробів, наприклад «скачування»
окремих музичних творів або програм для мобільного комп’ютера.
Діалогове мультимедіа високої швидкості. Цей клас послуг
може використовуватися для досить високоякісного відеоконфе-
ренц-зв’язку або відеофонів, а також для організації заочної
конференції за допомогою телебачення. Швидкості передачі даних
для розглянутих послуг показано в табл. 11.1 [46]. Хоча три з них
вимагають комутації каналів, що, імовірно, буде здійснюватися за
допомогою заміни реальних каналів віртуальними. Оскільки будь-
яка інформація надається в пакетах, включаючи мову, факс
і відео, пакети у віртуальному каналі будуть передаватися з ураху-
ванням пріоритету. Діалогове мультимедіа високої швидкості
гарантує клієнтові якість, за яку він заплатив, і в основному займає
непріоритетні канали, коли вони не використовуються. Класич-
ний приклад зайняття непріоритетних каналів — передача даних
протягом проміжків (пауз) у розмові, але існують і інші. Інший
приклад: більшість процедур заочної конференції за допомогою те-
лебачення й передачі зображень за допомогою відеофону переда-
ють тільки ті частини зображень, які змінилися, а не постійно всі
кадри, забезпечуючи істотну економію пропускної здатності.
Відеоряд при телепередачі когось, хто сидить нерухомо в кімнаті,
що не змінюється, може бути переданий дуже невеликою
кількістю даних. Хоча спостерігається сплеск передачі даних, як
тільки хтось (або щось) починає рухатися.
У цей час мова становить саму велику частку трафіка через
мобільні мережі. Передача повідомлень, використання мультимедій-
них послуг і передача даних у цей час займають менший обсяг, але
демонструють швидкий ріст. Детальне дослідження запитів клієн-
тів показує, що типи трафіка, імовірно, продовжать ріст доти, поки
майже кожен користувач у межах обслуговування ІМТ-2000 буде
мати мобільний телефон. Після цього трафік буде усе ще рости, але
це буде залежати, головним чином, від росту послуг мультимедіа.
Типи служб, доступних по ІМТ-2000, показано в табл. 11.1,
а приклади надаваних послуг — на рис. 11.2.
298
299
Типи служб, доступних в ІМТ-2000
Таблиця 11.1
Класифікація служби Швидкість «користувач — мережа» Швидкість «мережа — користувач » Відношення швидкість Застосування Вид комута ції
Діалогове мультимедіа 2048 кбіт/с 2048 кбіт/с 1 Телеконференція Каналів
Високошвидкісне мультимедіа 384 кбіт/с 2048 Мбіт/с 5,3 Телебачення Пакетів
Середнє мультимедіа 128—384 кбіт/с 19,2 кбіт/с 128—384 кбіт/с 768 кбіт/с 1 40 У/еЬ-навігація Пакетів
Дані, що комутуються 64 (144) кбіт/с 64 (144) кбіт/с 1 Інтернет, факсимільні повідомлення Каналів
Передача повідомлень 9,6—14,4 кбіт/с 9,6—14,4 кбіт/с 1 Електронна пошта Пакетів
Мова 4—32 кбіт/с 4—32 кбіт/с 1 Телефонний зв’язок Каналів
Мовний зв’язок
Електронна пошта
Телеконференція
Відеотелефонія
Робота поза офісом
Служба коротких повідомлень
Інформаційно-довідкові
послуги
Новини, стан погоди
Курси цінних паперів
Довідки користувача
Мультимедійні засоби
Бронювання місць
Мобільні ігри
Лотереї, тоталізатор
Музика для мобільних телефонів
Мультимедійні засоби
Аудіо- та відеокліпи
Мобільні трансляції
Дистанційна освіта__——-
С Мобільна телеметрія
Мобільний зв’язок
Забезпечення безпеки
Розваги та освіта
Виклик оперативних служб
Сповіщення про загрози
Електронний підпис
Навігаційні
прилаштування
Мобільна комерція
Мобільний офіс
Інформаційне
забезпечення
Мобільна
телемедицина
Персональний цифровий секретар
Корпоративний довідник
Доступ до Інтернету
Інтерактивне телебачення
Ведення баз даних користувача
Доступ до каталогів
Банківські та брокерські операції
Продаж та резервування квитків
Електронні торги
Інтерактивні купівлі
Бронювання місць
Визначення місцезнаходження
Пошук найкращих маршрутів
Спостереження за рухом
Пошук людей та тварин
Моніторинг пацієнта
Запис до лікаря та отримання
результатів аналізів
Консультації фахівців
Зв’язок з бригадами
швидкої допомоги
Інші застосування
Зняття свідчень лічильників
Управління побутовими пристроями
Дистанційне діагностування автомобілів
Відеоспостереження
Моніторинг середовища
Переклад інформації на мову абонента
Виклик термінових технічних служб
Виклик служби допомоги на шляхах
Рис. 11.2. Приклади послуг, що надаються мобільними системами ЗО
11.1.2. Типи систем третього покоління
ХУСВМА. Широкосмуговий СВМА (АУСВМА) — система, схва-
лена більшістю операторів, здатних одержати новий спектр час-
тот. Система третього покоління з такою назвою була розроблена
японською фірмою АКІВ в 1998 році. Одна з основних цілей роз-
робки — хендовер до системи С8М. Мережі С8М не можуть бути
300
модернізовані для роботи з АУСВМА, хоча деякі компоненти систе-
ми С8М, такі як послуга пакетної радіопередачі СРК8 (Сепегаї
Раскеі Вабіо 8егуісе), можуть багаторазово транслюватися через
мережу СВМА.
Ширина смуги, що приділяється для одного каналу ХУСВМА,
дорівнює 5 МГц. Можливе збільшення смуги до 10 МГц і далі до
20 МГц. Це в чотири рази більше, ніж «ІтаОпе, і в десятки разів
більше, ніж Сг8М. Широка частотна смуга була обрана, щоб забез-
печити більш високі швидкості передачі даних, хоча тільки
в непереповненій області спектра з дуже гарним прийомом. Інша
головна відмінність \¥СВМА від ссітаОпе — відсутність потреби
в синхронізації часу. ^УСВМА був розроблений для того, щоб пра-
цювати без сигналів синхронізації від Глобальної навігаційної сис-
теми СР8 (СІоЬаІ Роеіііошіщ 8увіет). Є розходження в кодуванні:
в СВМА для кодування використовуються не коди Уолша, а коди
Голда. Для передачі в канал вони поєднуються за допомогою тієї ж
самої модуляції, що й в ссітаОпе. Все це дозволяє передавати дані
з максимальною швидкістю приблизно 2,048 Мбіт/с у межах одно-
го стільника. Швидкість у каналі 3,84 Мчип/с (7,8 і 15,6 Мчип/с).
При цьому передбачається метод СВМА із прямим розширенням
спектра — И8-СВМА.
Кожен канал повторно використовується кожним стільником,
підвищуючи спектральну ефективність у порівнянні із системами
ТВМА.
У/СВМА надає можливість м’якого хендоверу, але при взаємо-
дії з С8М такий тип хендоверу не підтримується.
ТІ)-\\СІ)МЛ. ТВЛУСВМА (Тіте Впівіоп — ХУійеЬапсІ Сосіе
Вічівіоп МиШрІе Ассевв) — часовий розподіл — широкосмуговий
багатостанційний доступ з кодовим розподілом. Таке сполучення
звучить суперечливо, як гібрид між ТВМА і СВМА. Принцип
ТВМА має на увазі розбивку носійної частоти на канальні інтер-
вали, але кожен канальний інтервал «ущільнюється» декількома
СВМА-сигналами, які перетворені за допомогою ортогональних
кодів. При цьому методі зберігається методика мультиплексуван-
ня системи СВМА. Основними параметрами такого методу є: часто-
та, канальний інтервал системи ТВМА і код системи СВМА. Струк-
тура кадру канального інтервалу аналогічна структурі кадру
в системі С8М, але відрізняється тривалістю кадру.
ВІТМТ8 для двостороннього зв’язку дозволене застосування час-
тотного дуплексного розподілу ЕВВ (Ггедиепсу Виріех Віуівіоп)
і часового дуплексного розподілу (ТВВ).
ЗОЇ
При БТЮ у різних напрямках передачі використовуються різні
частоти, розділені смугою 190 МГц. Очевидно, що якщо спектр
лімітований, то виділення парних смуг частот важко.
Часовий розподіл розділяє прямий і зворотний потоки за часом.
Мобільна й базова станції по черзі використовують ту саму частоту
в різних напрямках. У цьому випадку можна зменшити величину
смуги, що зайнята, і не потрібен розподіл спектра на парні частоти.
Цей спосіб найбільше застосовується для невеликих стільників,
оскільки інтервал прийом/передача залежить від часу поширення
інформації. Однак для часового розподілу часто виходом є застосу-
вання асиметричних швидкостей у прямому й зворотному напрям-
ку. Метод ТПП може виявитися більш ефективним у пікостіль-
никах для роботи з комп’ютерами бездротового доступу в Інтернет.
В ХУСПМА носійні частоти виділяються відповідно до заданих
методів доступу для кожної частоти. При видачі ліцензії для кожно-
го каналу вказується, чи може він використовуватися в напрямку
від абонента до станції, або від станції до абонента, або в непарному
режимі.
ГГМТ8. З 1996 року розроблювальний європейський стандарт
для \УСБМА був відомий як Універсальні послуги мобільного
зв’язку (ІТМТ8 — ІТпічегваІ МоЬіІе Теіесоттинісаііопз Зегуісее).
Для керівництва його розробкою був створений Форум ІІМТ8 с гру-
пою, відповідальною за розвиток С8М, для того, щоб новий проект
був би також успішний як С8М, швидко поширюючись по всьому
світу. Форум ИМТ8 успішно розробив робочі пропозиції для
УУСПМА, сумісного з С8М. Однак першими застосували його
в Японії. Оператори Японії мали потребу в новій системі ЗО,
оскільки можливості надання послуг 20 різко скорочували
ємність. Перші мережі ХУСПМАбули встановлені в Японії операто-
рами МТТ ПоСоМо і ЛрЬопе.
Компанія МТТ ПоСоМо визначила три додатки, які необхідно
підтримувати. Ці додатки містили додаткові послуги, відмінні від
тих, які визначив ІТЦ-Т. Система забезпечувала мову й відео зі
швидкістю більш ніж 8 і 64 кбіт/с відповідно, двосторонні з’єднан-
ня зі швидкістю 348 кбіт/с для автомобілів і для зв’язку з інте-
лектуальною транспортною системою (центральний комп’ютер
дистанційного управління трафіком на дорогах).
У цей час Міжнародний консорціум операторів зв’язку й вироб-
ників зв’язної апаратури, що включає компанії МТТ ПоСоМо, Уо-
даіопе, Сіп§и1аг \Уігеіе88,8іеиіепв і Аісаіеі, веде роботи зі створен-
ня телекомунікаційних мобільних мереж четвертого покоління
302
(40). ЮТТ ВоСоМо, зокрема, уже вдалося досягти швидкості пере-
дачі даних на мобільний термінал в 1 Гбіт/с. Уряд Японії планує
почати комерційне використання мереж зв’язку 40 в 2011 році.
11.2. Мережі мобільного зв’язку четвертого покоління
Незважаючи на те, що мережа ЗО дотепер не реалізована в пов-
ному обсязі, багато дослідників розглядають її появу як факт, що
здійснився, і вже працюють над створенням систем четвертого
покоління 40, які будуть характеризуватися більш високою про-
пускною здатністю, повною конвергенцією із провідними ІР-мере-
жами, адаптивним керуванням частотним спектром і високою
якістю обслуговування мультимедійного трафіка. Ці дослідження
стимулюються тим, що сьогодні повсюдно встановлюється велика
кількість точок доступу до бездротових ЛВС стандарту 802.11,
будуються хот-споти Х¥і-Гі і зони ХУіМАХ і т. п. [46, 47].
Як зазначають автори [48], одним з основних претендентів на
перемогу в конкуренції за 40 є технологія, яка отримала назву
УЛМАХ.
ІУіМАХ (ХУогІНи'іїІе ІпіегорегаЬіІііу £ог Місгои^аче Ассезз — все-
світній доступ для взаємодії мікрохвильових мереж) — телекому-
нікаційна технологія, розроблена з метою надання універсального
бездротового зв’язку на великих територіях для широкого спекра
пристроїв (від робочих станцій і портативних комп’ютерів до
мобільних телефонів). Технологія заснована на системі стандартів
бездротового зв’язку ІЕЕЕ 802.16, яка також назівається ІУігеІезз
МАМ [49]. Стандарт ІЕЕЕ 802.16 — 2005 відомий також як ІЕЕЕ
802.16е і мобільний ХУіМАХ.
Мобільний ХУіМАХ може забезпечити швидкість у десятки
мегабіт у секунду для основних конфігурацій базових станцій.
Висока швидкість дозволяє ефективно мультиплексувати дані
й зменшити затримки за часом при передачі даних.
Сервісні служби, які можуть підтримувати системи на основі
ХУіМАХ, включають широкосмугові послуги, що вимагають висо-
ких швидкостей передачі даних, включаючи потоки відео й УоІР,
з високою якістю обслуговування.
Характеристики мобільного АУіМАХ припускають взаємодію
між ним і широкосмуговими провідними системами, включаючи
цифрові абонентські лінії, що використовують технології хВ8Ь.
Важливою вимогою для успіху проекту є забезпечення послуг
мобільного Інтернету.
303
В загальному виді ХУіМАХ мережі складаються з таких основ-
них блоків: базові та мобільні станції, а також обладнання переда-
вання даних між базовими станціями, до постачальника послуг, до
глобальної мережі Інтернет [49].
Для з’єднання базової станції з мобільною використовується
діапазон радіохвиль від 1,5 до 11 ГГц. В ідельних умовах швидкість
обміну даними може досягати 70 Мбіт/с. Між базовими станціями
встановлюються з’єднання, які використовують діапазон радіо-
хвиль від 10 до 66 ГГц, швидкість обміну даними може досягати
120 Мбіт/с. Структура мереж сімейства стандарту ІЕЕЕ 802.16
схожа з традиційними Сг8М мережами.
У системі мобільного АУіМАХ для радіоінтерфейсу прийнятий
ортогональний багатостанційний доступ із частотним розподілом
каналів (ОГВМА — ОгНю£опа1 Ггедиепсу Вічієіоп Миіііріе Ассезз),
що забезпечує добрі характеристики в умовах багатопроменевості
й відсутності прямої видимості. Цей метод доступу полягає в тому,
що послідовний потік інформації з N символів розбивається на п
блоків по А/п символів у кожному, причому символи різних
блоків передаються паралельно, кожен на своїй підносійній. Пере-
вага даного методу полягає в тому, що він дозволяє знизити до
мінімуму або повністю виключити міжсимвольні перекручування,
що виникають у радіоканалі.
Для того щоб дати можливість нарощувати пропускну здатність
каналу від 1,25 до 20 МГц, виправленнями ІЕЕЕ 802.16е був введе-
ний метод за назвою «нарощуваний ОГВМА» (8-ОЕПМА — 8са1аЬ1е
ОГПМА). Група ХУіМАХ Гогшп, що займається забезпеченням
мобільності, розробила системні профілі, що обумовлюють
обов’язкові й додаткові характеристики, необхідні для побудови
гнучкого радіоінтерфейсу. Системний профіль мобільного АУіМАХ
дозволяє створювати мобільні системи на підставі загальної бази
й загального набору характеристик, які гарантують повністю су-
місні основні функціональні можливості для терміналів і базових
станцій.
Деякі з характеристик системних профілів необов’язкові, вони
забезпечують гнучкість при створенні мереж і пристроїв на базі
різних сценаріїв і оптимізують їхні характеристики в конкретних
умовах.
Група N770 (МеЬтогк 77огкіп£ Сгоир), що входить в 77ІМАХ
Гогшп і що займається мережевими питаннями, визначила специ-
фікації вищого рівня, крім тих, які визначені в стандартах ІЕЕЕ
802.16 для радіоінтерфейсу. Об’єднання зусиль розроблювачів
304
ІЕЕЕ 802.16 і ХУіМАХ Еогиш допомогло знайти рішення для вста-
новлення У/іМАХ-з’єднання «від краю до краю» для мобільних
об’єктів.
Мобільні системи ІУіМАХ пропонують технології й архітек-
туру, що забезпечують нарощуваність радіодоступу й мережевих
послуг, підтримуючи таким чином більшу гнучкість мереж.
Деякі з істотних характеристик, які забезпечуються мобільним
ХУіМАХ, наведені нижче.
Висока швидкість передачі даних забезпечується застосуван-
ням: МІМО (Миііі Іприі •— Миііі Оиіриі) антени в сполученні із
гнучкими схемами каналоутворення, удосконаленим кодуванням
і модуляцією. Все це дозволяє технології мобільного УУіМАХ
підтримувати пікову швидкість даних до 63 Мбіт/с по напрямку
«вниз» і пікову швидкість даних до 28 Мбіт/с у напрямку «вгору».
Якість обслуговування () є фундаментальною умовою архі-
тектури протоколів доступу до середовища (ІЕЕЕ 802.16 МАС —
Медіа Ассезе Сопігої). Якість обслуговування в системі М/іМАХ ви-
значається застосуванням методу ВіНВегу — диференційованого
обслуговування, що є стандартизованим методом для підтримки
служб із різними рівнями якості. При цьому трафік розділяється
за допомогою міток на кілька груп залежно від (}о8.
Мобільний АУіМАХ передбачає застосування багатопротоколь-
ної комутації з використанням міток (МРЬ8 — МиШргоіосої ЬаЬеІ
ВтісЬіп^). Ця технологія використовує мітки в пакетах даних
і дозволяє створювати виділені потоки, що комутуються. Її засто-
сування дозволяє здійснювати ІР-з’єднання з урахуванням 0о8.
Оптимальне використання часу, простору й частоти забезпечуєть-
ся механізмом утворення підгруп каналів на заданий час (виЬсапа-
Іігаііоп) і сигналізацією по ОКС, що використовує спеціальні
сигнальні протоколи прикладного рівня МАР (МоЬіІе Арріісаііоп
Рагі).
Нарощуваність. Технологія АУіМАХ розроблена таким чином,
що вона здатна нарощувати число каналів і працювати при різних
методах формування каналів у спектрі від 1,25 до 20 МГц, щоб за-
довольнити різним вимогам до використання діапазону.
Все це дозволяє досягти вигідних економічних рішень у кон-
кретній географічній зоні, наприклад, забезпечити доступний без-
дротовий Інтернет у сільській місцевості, надати мобільний
зв’язок у пригородах з малою щільністю абонентів і т. п.
Безпека. Застосовувані засоби безпеки є кращими в класі роз-
ширюваних протоколів автентифікації (ЕАР — ЕхіепеіЬІе
305
АиіЬепіісаііоп Ргоіосої). Ці методи засновані на застосуванні до-
даткових засобів крім 8ІМ-карти (одноразові маркери, цифрові
підписи та ін.). Схеми шифрування засновані на вдосконаленому
стандарті шифрування АЕ8 (Асіїгапсесі Епсгурііоп 8іап<1аг<1) і коді
автентифікації повідомлень на основі хешування (НМАС — НазЬ
Ьазесі Мезза^е Аиійепіісаііоп Сосіе). Ці методи підтримують різні
засоби автентифікації: 8ІМ- абоІТ8ІМ-карти, інтелектуальні карти
(8тагі Сапі), цифрові підписи, схеми «користувач — пароль».
Мобільність. Мобільний УУІМАХ підтримує оптимальні схеми
передачі з’єднання (хендовера) із часами затримки менш 50
мілісекунд, що гарантує роботу додатків реального масштабу часу,
таких як УоІР. Вони виконуються без погіршення якості обслуго-
вування. Гнучкі схеми управління ключами гарантують безпеку
в процесі передачі з’єднання.
Вище ми навели деякі відомості про технологію АУіМАХ, але
при цьому не можемо стверджувати, що ’ІУіМАХ відноситься до
технологій 40, оскільки на цей рахунок існують рузні погляди. На
відміну від ЗО, стандартизованим ІТГГ-Т як ІМТ-2000, загально-
прийнятого визначення для 40 не існує. Прихильники технології
УУіМАХ іноді стверджують, що АУіМАХ належить до 40 мобіль-
ного зв’язку, але це питання не вирішено остаточно, оскільки
технологія АУіМАХ тільки частково відповідає умовам входження
в 40 [49].
Існуючі бачення й визначення 40 формуються цілим рядом між-
народних співтовариств і організацій. Розрізняють визначення 40
Форуми (концепція ЗО апй Веуопсі), позицію ІТІТ-Н, ІЕЕЕ,
партнерського проекту ЗОРР, а також промислових організацій
Азійсько-Тихоокеанського регіону. Одна з найбільш оформлених
концепцій бездротових систем покоління 40 шляхом апгрейда
платформи ІТМТ8 міститься на сьогоднішній день у документах
Веіеаее 8 проекту ЗОРР [50].
У різних джерелах ми зустрічаємося з поняттями мереж бездро-
тового зв’язку наступного покоління (Иехі Оепегаііоп ДУігеІевв
Меіиюгк, МОИ), систем після «ЗО» (Веуопсі ЗО, ВЗО)і систем 40.
Єдиного трактування відмінностей між ними немає. Веуопсі ЗО —
єдина назва групи дослідницьких проектів по створенню систем
мобільного зв’язку, що випливають за системами третього поко-
ління, що виконуються під егідою Єврокомісії. Системи «після
ЗО» часто фігурують у документах, що відображають бачення ІТІІ
й світового дослідницького форуму по бездротовому зв’язку (\¥іге-
ІЄ88 ЛУогІсІ Кезеагсії Еогшп, \7\¥ВЕ), у той час як термін 40
306
зустрічається в публікаціях ІЕЕЕ (Інституту інженерів електро-
ніки й електротехніки, ІпеШиіе ої ЕІесігісаІ ап<1 Еіесігопісє
Еп^іпееге) і т. д. Імовірно, із часом поняття «після ЗО» вийде із
вжитку, а ті або інші системи по накопиченню достатнього числа
технологічних ознак будуть відноситися до третього або до четвер-
того покоління.
У цілому, «опорні точки», навколо яких формуються існуючі
визначення, групуються навколо історії питання, а те, що всіх їх
поєднує, в остаточному підсумку зводиться до двох нижченаведе-
них положень:
• системи 4Сг — це нові системи бездротового зв’язку з високою
спектральною ефективністю й радіоінтерфейсами, що під-
тримують обмін даними з піковою швидкістю 100 Мбіт/с
у мобільному варіанті з глобальним покриттям, і до 1 Гбіт/с —
для обмеженої зони й для об’єктів з малою рухомістю;
• для систем 40 буде характерним максимальне інтегрування
різних бездротових платформ, що мають відкриту архітек-
туру-
Короткий коментар до другого із цих положень полягає в на-
ступному. Сервісне середовище найбільш сучасних з існуючих
мобільних систем: 2С/ЗС (СРЕ8, ссіта2000, ІІМТ8) визначається
їхньою базовою мережею, не дозволяючи надавати послуги за її ме-
жами (наприклад, забезпечувати повноцінний доступ до мереж
бездротового широкосмугового доступу). Для подолання цього об-
меження повинна сприяти розробка обладнання систем 4С
відповідно до принципів відкритої бездротової архітектури (орел
тгеіезз агсйііесіиге — ОЛУА), які можна сформулювати в такий
спосіб:
• інтеграція систем бездротового доступу, що розвиваються
й новостворених, стільникового й проводового зв’язку на
єдиній реконфігуруємій платформі з метою забезпечення
гнучкості й різноманіття надаваних послуг;
• розробка конвергентної (гетерогенної) широкосмугової плат-
форми на базі відкритої бездротової архітектури, що дозволяє
оптимізувати процес надання послуг для різних категорій
користувачів, що приведе до появи єдиного промислового
стандарту;
• інтегрування радіоінтерфейсів на базі універсального термі-
нала з унікальною ІР-адресою, що функціонує в середовищі
бездротового доступу й виконує роль основного персонального
комунікаційного засобу.
307
11.3. Концепція систем 46 у баченні ІТІІ-Р
Протягом декількох останніх років у ІТИ приділяється багато
уваги розробці бачення й цілей «систем покоління ЗО». У баченні
ІТИ-В, системи після ІМТ-2000 будуть відрізнятися від ЗС більш
великим набором послуг, включаючи мобільні мультимедіа
з опціями Ио8. Мобільні телекомунікації будуть еволюціонувати
в напрямку створення й розвитку таких технологій, як багато-
позиційні антенні системи (МІМО), методи множинного доступу
й модуляції, мережеві ІР-технології. Надії на подальше зростання
швидкості передачі даних по радіоінтерфейсу ІМТ-2000 переважно
покладаються на Н8РА, тому що передбачається, що максимальна
необхідна швидкість передачі у висхідному й у спадаючому
напрямках буде істотно відрізнятися.
Для впровадження ВЗСг будуть задіяні додаткові смуги частот
у мікрохвильовому діапазоні (3—6 ГГц). Невід’ємними характери-
стиками мереж нового покоління були визнані гнучка маспітабо-
вана мережева архітектура, безшовний хзндовер, глобальний
роумінг і підтримка Іпіегпеі-додатків на основі протоколу ІРу6.
При цьому пакетна передача даних буде переважати, голосовий
трафік у прямому розумінні відсутній, а передача мови здійсню-
ватиметься за технологією УоІР.
Проте, основною відмінністю між системами бездротового
зв’язку поколінь ЗП і 4Сг залишається швидкість передачі інфор-
мації. Ємність мереж 4Сг повинна зрости десятикратно. Системи
4(х покликані забезпечити ефективне у вартісному вираженні
рішення по розвитку бездротового мультимедіа.
Важливим аспектом концепції 4Ст по ІТІІ-В є створення єдиного
промислового стандарту рухомого зв’язку. Технічні вимоги до сис-
тем мобільного зв’язку покоління 4Сг були сформульовані в рамках
проекту ІТИ ІМТ-АФєапсесІ. У той же час, ІТІТ-В усе ще не визна-
чився зі своєю позицією відносно концепції 0У7А відкритої
бездротової архітектури.
11.4. Визначення 46 по М/УУРЕ (УУігеІе$5 УУогІсі РезеагсЬ Рогит)
З підвищенням швидкості передачі інформації по радіоінтер-
фейсу більш ніж на порядок і мінімізації вартості концепція 4С
у баченні \У\УВЕ припускає створення гетерогенних мереж і по-
ширення сенсорних мереж, що функціонують без участі людини.
Форум ХУІУВЕ сформулював наступні ключові вимоги до послуг,
що надаються у бездротових мережах нового покоління:
308
• створення для користувальницьких додатків «інтуїтивних»
інтерфейсів;
• загалом, безшовний хендовер і персоналізацію послуг із зада-
ним рівнем <3о8 для всіх груп користувачів, співтовариств і ав-
тономних пристроїв;
• виробництво виробниками обладнання, розроблювачами додат-
ків, провайдерами контенту, операторами мереж і асоціаціями,
що представляють інтереси користувача, ефективних бізнес -
моделей із гнучкою адаптацією до швидкозмінного ринку без-
дротового зв’язку.
11.5. Концепція 46 у баченні ІЕЕЕ
Інституту інженерів в області електроніки й електротехніки
належить визначення 4(1 на основі стандарту мобільного бездрото-
вого широкосмугового доступу (МоЬіІе ІУіге1е88 Вгоас1Ьап<1
Ассеве — М\¥ВА) ІЕЕЕ 802.20. У його основу покладена розробка
специфікацій радіоінтерфейсу фізичного й МАС-рівнів, що забез-
печує взаємодію мобільних широкосмугових систем пакетного
доступу в ліцензованих частотних діапазонах нижче 3,5 ГГц, що:
• дозволить підтримувати пікову швидкість передачі даних не
менш 1 Мбіт/с для користувачів, що переміщаються зі
швидкістю до 250 км/год;
• забезпечить радіопокриття в зонах (стільниках), радіус яких
порівняний з радіусом покриття в мережах \УМАМ;
• забезпечить спектральну ефективність, швидкість передачі
інформації й кількість одночасно підтримуваних з’єднань
істотно більше, ніж існуючі системи мобільного зв’язку треть-
ого покоління.
Кінцева мета розробки стандарту ІЕЕЕ 802.20 сформульована
як «розгортання спектрально ефективних мобільних систем широ-
космугового доступу на глобальній основі, заповнення «ніші» між
високошвидкісними послугами мереж бездротового широкосмуго-
вого доступу на базі стандартів серії ІЕЕЕ 802 і високомобільними
послугами мереж стільникового зв’язку».
11.6. Роботи в напрямку 46
в Азійсько-Тихоокеанському регіоні
Концепція 4(1 у баченні промислових асоціацій розвинених
країн Азійсько-Тихоокеанського регіону на сьогоднішній день
найбільше змістовно відбита в розробках корпорації ЬТТТ ОоСоМо
309
[48]. Ще в березні 2004 р. НТТ ВоСоМо сформулювала власне ви-
значення послуги 4Сг «зразка 2010 р.» (швидкість передачі даних
до 20 Мбіт/с за напрямком «вниз» й 100 Мбіт/с у напрямку
«вверх»). Ці послуги повинні забезпечити користувачеві рівень
«віртуальної реальності»: розмова по телефону супроводжується
передачею відеозображення співбесідника й так званої тривимір-
ної спрямованості («ЗВ-структури») його голосу.
Проведені в березні 2004 р. корпораціями КЕС, ЛїТТ ВоСоМо
і Гиііізи випробування «системи 46» у діапазоні 4,5—5 ГГц проде-
монстрували передачу даних зі швидкістю порядку 1 Гбіт/с у ста-
ціонарних умовах, 300 Мбіт/с при переміщенні на швидкості до
ЗО км/год і до 100 Мбіт/с — у вагоні пасажирського експреса.
У системі були реалізовані турбокоди, 16 6АМ, технології МІМО
і УагіаЬІе 8ргеа<1іп£ Гипсііопаї Ггедиепсу Сосіе Віуізіоп Миііі-
р1ехіп£ (У8Г-ОГСВМ) — метод ортогонального частотно-кодового
мультиплексування зі змінним коефіцієнтом розширення спектра
сигналу. Ширина займаної смуги частот склала ЗО МГц.
РОЗРАХУНОК ОСИООНИХ ПАРАМЕТРІВ
СТІЛЬНИКОВИХ МЕРЕЖ ЗВ’ЯЗКУ [СМЗ]
У даному розділі приводиться методика розрахунку основних
параметрів аналогових і цифрових (за винятком мереж технології
СВМА) мереж стільникового зв’язку.
При проектуванні стільникових мереж зв’язку особлива увага
приділяється частотно-територіальному плануванню мережі, тоб-
то розрахунку розмірності кластера для різних видів антен, вико-
ристовуваних на ВТ8, числа базових станцій, їхньому територіаль-
ному розташуванню з метою забезпечення захисного інтервалу
й збільшення коефіцієнта повторного використання радіоканалів,
а також розподілу радіочастот між базовими станціями на всій
території, що обслуговується.
Вихідними даними для розрахунку СМЗ є:
• 27^ — число абонентів, що має обслуговувати стільникова ме-
режа в даному місті;
• — площа території, що обслуговується;
• Р — активність одного абонента в час найбільшого наванта-
ження;
• Рв — припустима ймовірність блокування виклику в стіль-
никовій мережі;
• АР — смуга частот, виділена для передачі або прийому
сигналів ВТ8;
• ^втя — висота підвісу антени ВТ8;
• <*ВТ8 — коефіцієнт підсилення антени ВТ8;
• Рпр М8 — чутливість приймача мобільної станції;
• о — параметр, що визначає діапазон випадкових флуктуацій
рівня сигналу в точці прийому;
• Р/ — відсоток часу, протягом якого допускається, щоб відно-
шення Рс на вході приймача мобільної станції було менше
захисного відношення;
• к — параметр загасання радіохвиль.
Висота підвісу антени мобільної станції зазвичай приймається
рівною км8 = 1,5 м.
311
Для систем стільникового зв’язку параметр, що визначає діа-
пазон випадкових флуктуацій рівня сигналу в точці прийому, пе-
ребуває в межах с=(4—10) дБ [22].
Розрахунок основних параметрів стільникових мереж зв’язку
проводиться за методикою [22, 24, 33].
Спочатку необхідно обґрунтовано вибрати стандарт стільнико-
вої системи зв’язку.
12.1. Розрахунок числа радіоканалів
Загальна кількість частотних каналів, що виділяються для роз-
гортання ССЗ у даному місті, визначається формулою
=іпі----
(12.1)
де іпі(х) — ціла частина числа х; Рк — смуга частот, що зай-
мається одним частотним каналом системи стільникового зв’язку
(частотний рознос між каналами). Величина Рк визначається обра-
ним стандартом.
12.2. Визначення розмірності кластера
Для визначення розмірності кластера С при заданих значеннях
р0 і рі використовують співвідношення
17 Г
/ХС) = —== І ехр-(11
7^ І 2 І
Аі х У
100,
(12.2)
де С — розмірність кластера; р(С) — відсоток часу, протягом якого
відношення потужність сигналу/потужність завади на вході прий-
мача М8 буде перебувати нижче захисного відношення р0. Припус-
тиме значення захисного відношення Рс /Р3 (р0) на вході приймача
мобільної станції визначається стандартом системи стільникового
зв’язку.
Інтеграл (12.2) являє собою табульовану ({-функцію
і2"
0(х)=-^=
72л
| ехр ---- (11.
Хі \ 2 '
Значення (^-функції наведені в додатку А.
Нижня межа цього інтеграла визначається співвідношенням
_1О1Є(1/Ре)-Ро
(12.3)
аР
(12.4)
312
де р0 і ар виражені в дБ; 0е — розраховують за формулою
(12.5)
У свою чергу, значення ар і ае визначаються формулами
ар=о2 + а2,
1+[ехр(у2о2)-1] 1
( м
І0І
\г=1
(12.6)
(12.7)
у(),11п1О.
(12.8)
Коефіцієнти 0г- в (12.7) являють собою медіанне значення зага-
сання радіохвиль на і-му напрямку поширення завади. Ці коефіці-
єнти обернено пропорційні четвертого ступеня відстані до джерела
завади. Величина М означає число «заважаючих» базових стан-
цій, розташованих у сусідніх кластерах та які працюють на одна-
кових частотах.
Значення М та 0,- залежать від типу використовуваних на ВТ8
антен — антени із круговою діаграмою спрямованості (<р -360°) або
секторні (<р = 120° і <р=60°). Позначимо число секторів як N5.
Можливі три випадки:
1) якщо <р=360° і N$=1, то М=6 і 0! =02 =(д-1)“4;
03 =04 =?-<Г4;05 =06 =(7+1)4;
2) якщо <р = 120°і N5 =3, то М=2 І01 =(?+0,7) 4; 02 =<?'4;
3) якщо <р=60°і =6, то М =1 і 01 =(д + 1)"1.
У всіх випадках
д = ~.=43С. (12.9)
При заданих значеннях р0 і о для N3 = 1,3,6 і декількох значен-
нях С виконують розрахунки відсотка часу зриву зв’язку р(С).
Після знаходження величини по таблиці додатка А визначають
відсоток часу р(С).
Якщо виконується умова р(С) *>Р[, то обране значення розмір-
ності кластера С відповідає заданим умовам проектування. Якщо
р(С) > , то необхідно виконати розрахунки при більших значеннях
С та використати секторні антени.
313
12.3. Розрахунок кількості радіоканалів,
що використовуються однією ВТ5
Якщо на ВТ8 використовується антена із круговою діаграмою
спрямованості, то
Кількість частотних каналів, що використовується для обслуго-
вування абонентів в одному секторі стільника, визначаються за
формулою
12.4. Розрахунок припустимого телефонного навантаження
Величина припустимого телефонного навантаження в одному
секторі одного стільника або в стільнику (для базових станцій, що
мають антени із круговою діаграмою спрямованості) визначається
одним зі співвідношень
при Рв <
(12.10)
А=п0 +Л~+2по1п| ]~Л~ при Рв > |—, (12.11)
12 V 2 V 2 у пп0
де п0 'пя'па — кількість абонентів, які одночасно можуть ви-
користовувати один частотний канал. Величина па визначається
стандартом системи. При відомих п0 та Рв величину телефонного
навантаження можна визначити, використовуючи додаток Б.
12.5. Розрахунок кількості абонентів,
що обслуговуються однією БТ$
При заданій активності одного абонента в час найбільшого на-
вантаження можна визначити число абонентів, що обслуговують-
ся однією ВТ8 за формулою
ВТ8 ^5 •
(12.12)
314
12.6. Розрахунок кількості базових станцій
Необхідна кількість базових станцій на заданій території обслу-
говування визначається співвідношенням
МаВТ8>
(12.13)
де^V — задане число абонентів, що має обслуговувати стільникова
мережа зв’язку.
12.7. Розрахунок радіуса стільника
Величину радіуса стільника можна визначити, використовую-
чи вираз
N -121
л ВТ8
її
(12.14)
де — радіус території, що обслуговується та представляється
умовно у формі кола; В — радіус стільника.
Звідси
В= /1,21—-----
\ НВт8 ’я
(12.15)
12.8. Розрахунок величини захисної відстані
Величина захисної відстані між ВТ8 з однаковими частотними
каналами визначається співвідношенням
В =В-№.
(12.16)
12.9. Розрахунок потужності передавача базової станції
Необхідну потужність передавача базової станції Рпд дВВт визна-
чають, користуючись так званим першим рівнянням передачі
Дід дБВт = ДірМ5 ~^ВТ8 +70 + 26,161£ (ДМГц)-13,82І£ (Ивт8 ,м) +
+[45-6,551§(/івта,м)] і§(/?,км) + афВта+|л'1|с>, дБВт, (12.17)
де — коефіцієнт підсилення антени базової станції, дБ;
/ — середня частота виділеного діапазону частот;
Дір М8 — чутливість приймача М8, дБВт;
афВТ8 =/Ф «0 — втрати у фідері ВТ8, дБ;
/ф — довжина фідера;
315
х1 — нижня межа інтегрування в інтегралі (12.3);
о — параметр, що визначає діапазон випадкових флуктуацій
рівня сигналу;
а0 — погонне ослаблення фідера, дБ/м.
Як фідер використовується високочастотний коаксіальний ка-
бель, тип і параметри якого вибираються по частоті й мінімальних
втратах [51].
Використовуючи співвідношення (12.17), можна визначити
Рпр М8 при заданому Рпр втв, а також висоту підвісу антени квт8
при заданих Рпд втв і РпрМЯ.
12.10. Розрахунок ймовірності помилки
Для визначення ймовірності помилки, коли М8 перебуває на
границі зони обслуговування ВТ8, варто використовувати співвід-
ношення:
Р »
11ОМ
де к — параметр загасання радіохвиль.
1
(12.18)
б/З-С-1)2*’
12.11. Розрахунок ефективності використання радіоспектра
Важливим параметром стільникової мережі зв’язку є ефектив-
ність використання радіоспектра обумовлена числом активних
абонентів на 1 МГц смуги частот на передачу (або прийом) ВТ8, тобто
^=—
АР
(12.19)
де смуга частот на передачу (або прийом) АГ == РК 1\т-к втв С, кіль-
кість активних абонентів
=^КВТ8'^ВТ8 = К ВТ8 '1>21(До/Р)2 .
Тоді
^=1^1-
«о
В2 Рк с
А.
де До — радіус території, що обслуговується (80 = пВ% ).
Звідси
<80 / л _ 121 акт.абон.
В2РКС ’ п-В2РкС МГц
(12.20)
(12.21)
316
12.12. Розробка частотно-територіального плану мережі
12.12.1. Територіальне розміщення ВТ5
Величина коефіцієнта повторного використання частот визна-
чається співвідношенням
Кп =^^-. (12.22)
О
Визначивши значення коефіцієнта повторного використання
частот, можна представити графічно територіальний план стіль-
никової мережі.
12.12.2. План розподілу радіоканалів
При фіксованому розподілі каналів за кожною ВТ8, антени якої
мають діаграму спрямованості Дф=360°, закріплюється набір
каналів, що мають номери Щ =і+3-ї С, де і — номер ВТ8, причому
і=1,2,...С, /-0,1,2,..„
Якщо на ВТ8 використовуються секторні антени, то при 1У8 =3
(Дф = 120°) і при Н8 =6 (Дф=60°) за кожним сектором закріплю-
ється набір частотних каналів з номерами
=і+3 ] С (для N<2 =3);
її] =і+6 ] С (для !У8 =6);
де і =1,2...^ С.
Частотний план необхідно представити у вигляді таблиці. На-
приклад, при С = 12 і N1^ =1 таблиця має вигляд табл. 12.1.
Таблиця 12.1
Розподіл частотних каналів між ВТ8
і І
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
2 25 26 27 28 29 ЗО 31 32 33 34 35 36
З таблиці випливає, що радіоканали розподілені таким чином:
• заВТ81 —1;13; 25; 37 і т. д.;
• за ВТ8 2 — 2; 14; 26; 38 і т. д;
317
При використанні секторних антен зручно позначати сектори
індексами А, В, С, П і т. д. Наприклад, при використанні трьохсек-
торних антен на одній ВТ8 будуть сектори 1А, 1В, 1С. Для випадку
С = 4і трьохсекторних антенах розподіл радіоканалів між ВТ8 мо-
же бути представлено табл. 12.2.
Таблиця 12.2
Розподіл каналів між ВТ8
при використанні трьохсекторних антен
і І
1А 2А ЗА 4А 1В 2В зв 4В 1С 2С зс 4С
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
2 25 26 27 28 29 ЗО 31 32 33 34 35 36
При складанні повного частотного плану необхідно, знаючи
кількість частотних каналів, що приходяться на кожну ВТ8, ви-
значити конкретні номінали частот, які слід виділити для роботи
всіх ВТ8 одного кластера.
Значення О-функції
0(-х)-1-0(г)
Додаток Л
319
X 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09
0,0 0,5000 0,4960 0,4920 0,4880 0,4840 0,4801 0,4761 0,4721 0,4681 0,4641
0,1 0,4602 0,4562 0,4522 0,4483 0,4443 0,4404 0,4364 0,4325 0,4286 0,4247
0,2 0,4207 0,4168 0,4129 0,4090 0,4052 0,4013 0,3974 0,3936 0,3897 0,3859
0,3 0,3821 0,3783 0,3745 0,3707 0,3669 0,3632 0,3594 0,3557 0,3520 0,3483
0,4 0,3446 0,3409 0,3372 0,3336 0,3300 0,3264 0,3228 0,3192 0,3156 0,3121
0,5 0,3085 0,3050 0,3015 0,2981 0,2946 0,2912 0,2877 0,2843 0,2810 0,2776
0,6 0,2743 0,2709 0,2676 0,2643 0,2611 0,2578 0,2546 0,2514 0,2483 0,2451
0,7 0,2420 0,2389 0,2358 0,2327 0,2297 0,2266 0,2236 0,2206 0,2177 0,2148
0,8 0,2119 0,2090 0,2061 0,2033 0,2005 0,1977 0,1949 0,1922 0,1894 0,1867
0,9 0,1841 0,1814 0,1788 0,1762 0,1736 0,1711 0,1685 0,1660 0,1635 0,1611
1,0 0,1587 0,1562 0,1539 0,1515 0,1402 0,1469 0,1446 0,1423 0,1401 0,1379
1,1 0,1357 0,1335 0,1314 0,1292 0,1271 0,1251 0,1230 0,1210 0,1190 0,1170
1,2 0,1151 0,1131 0,1112 0,1093 0,1075 0,1056 0,1038 0,1020 0,1003 0,0985
1,3 0,0968 0,0951 0,0934 0,0918 0,0901 0,0885 0,0869 0,0853 0,0838 0,0823
1,4 0,0808 0,0793 0,0778 0,0764 0,0749 0,0735 0,0721 0,0708 0,0694 0,0681
1,5 0,0668 0,0655 0,0643 0,0630 0,0618 0,0606 0,0594 0,0582 0,0571 0,0559
1,6 0,0548 0,0537 0,0526 0,0516 0,0505 0,0495 0,0485 0,0475 0,0465 0,0455
1,7 0,0446 0,0436 0,0427 0,0418 0,0409 0,0401 0,0392 0,0384 0,0375 0,0367
1,8 0,0359 0,0351 0,0344 0,0336 0,0329 0,0322 0,0314 0,0307 0,0301 0,0294
320
X 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04
1,9 0,0287 0,0281 0,0274 0,0268 0,0262
2,0 0.2275Е-01 0.2222Е-01 0.2169Е-01 0.2068Е-01 0.2068Е-01
2,1 0.1786Е-01 0.1743Е-01 0.1700Е-01 0.1659Е-01 0.1618Е-01
2,2 0.1390Е-01 0.1355Е-01 0.1321Е-01 0.1287Е-01 0.1255Е-01
2,3 0.1072Е-01 0.1044Е-01 0.1017Е-01 0.9903Е-02 0.9642Е-02
2,4 0,8198Е-02 0,7976Е-02 0.7760Е-02 0,7549Е-02 0.7344Е-02
2,5 0.6210Е-02 0.6037Е-02 0,5868Е-02 0.5703Е-02 0.5543Е-02
2,6 0.4661Е-02 0.4527Е-02 0,43965-02 0.4269Е-02 0.4145Е-02
2,7 0.3467Е-02 0.3364Е-02 0.3264Е-02 0,3167Е-02 0.3072Е-02
2,8 0.2555Е-02 0.2477Е-02 0,2401 Е-02 0.2327Е-02 0.2256Е-02
2,9 0.1866Е-02 0.1807Е-02 0.1750Е-02 0.1695Е-02 0,1641 Е-02
3,0 0.1350Е-02 0.1306Е-02 0.1264Е-02 0.1223Е-02 0,1183Е-02
3,1 0.9676Е-03 0.9354Е-03 0.9043Е-03 0.8740Е-03 0.8447Е-03
3.2 0,6871 Е—03 0.6637Е-03 0.6410Е-03 0.6190Е-03 0.5977Е-03
3,3 0.4834Е-03 0.4665Е-03 0,4501 Е-03 0.4342Е-03 0.4189Е-03
3,4 0.3369Е-03 0.3248Е-03 0.3131Е-03 0.3018Е-03 0,2909Е-03
3,5 0,2326Е-03 0,2241 Е-03 0.2158Е-03 0.2078Е-03 0,2001 Е-03
3,6 0,1591 Е-03 0,1531Е-03 0,1473Е-03 0,1417Е-03 0.1363Е-03
3,7 0.1078Е-03 0.1036Е-03 0,9961 Е-04 0.9574Е-04 0,9201 Е-04
3,8 0.7235Е-04 0.6948Е-04 0.6673Е-04 0.6407Е-04 0.6152Е-04
3,9 0,4810Е-04 0,4615Е-04 0.4427Е-04 0.4247Е-04 0.4074Е-04
4,0 0.3167Е-04 0.3036Е-04 0.2910Е-04 0,2789Е-04 0.2673Е-04
4,1 0,2066Е-04 0.1978Е-04 0.1894Е-04 0.1814Е-04 0,1737Е-04
Продовження додатку А
0,05 0,06 0,0'7 0,08 0,09
0,0256 0,0250 0,0244 0,0239 0,0233
0,2018Е-01 О,197ОЕ-О1 0,1923Е-01 0.1876Е-01 0.1831Е-01
0,1578Е-01 0,1539Е-01 0.1500Е-01 0,1463Е-01 0,1426Е-01
0,1222Е-01 0.1191Е-01 0,1160Е-01 0.1130Е-01 0.1101Е-01
0.9387Е-02 0,9137Е-02 0.8894Е-02 0.8656Е-02 0.8424Е-02
0.7143Е-02 0.6947Е-02 0.6756Е-02 0.6569Е-02 0,6387Е-02
0.5386Е-02 0.5234Е-02 0.5085Е-02 0.4940Е-02 0.4799Е-02
0.4025Е-02 0,Ж7Е-02 0.3793Е-02 0,3681 Е-02 0.3573Е-02
0.2980Е-02 0.2890Е-02 0.2803Е-02 0,2718Е-02 0.2635Е-02
0.2186Е-02 0.2118Е-02 0.2052Е-02 0.1988Е-02 0.1926Е-02
0.1589Е-02 0.1538Е-02 0.1489Е-02 0,1441 Е-02 0.1395Е-02
0,1144Е-02 0.1107Е-02 0,1070Е-02 0.Ю35Е-02 0,1001 Е-02
0.8164Е-03 0.7888Е-03 0.7622Е-03 0.7364Е-03 0,7114Е-03
0,5770Е-03 0,557ї Е-03 0,5377Е-03 0,5190Е-03 0.5009Е-03
0,4041 Е-03 0.3897Е-03 0.3758Е-03 0.3624Е-03 0.3495Е-03
0.2803Е-03 0,2701 Е-03 0.2602Е-03 0.2507Е-03 0,2415Е-03
0.1926Е-03 0,18546-03 0.1785Е-03 0.1718Е-03 0.1653Е-03
0,1311 Е-03 0,1261 Е-03 0,1213Е-03 0,1166Е-03 0.1121Е-03
0.8842Е-04 0,8496Е-04 0.8162Е-04 0,7841 Е-04 0.7532Е-04
0.5906Е-04 0.5669Е-04 0.5442Е-04 0.5223Е-04 0,5012Е-04
0,3908Е-04 0.3748Е-04 0.3594Е-04 0.3446Е-04 0.3304Е-04
0,2561Е-04 0.2454Е-04 0,2351 Е-04 0.2252Е-04 0,2157Е-04
0,1662Е-04 0,1591 Е-04 0.1523Е-04 0.1458Е-04 0.1395Е-04
321
X ОДО О,6ї ОДО ОДО 0,04
4,2 0.1335Е-04 0.1277Е-04 0.1222Е-04 0.1І68Е-04 0.1118Е-04
4,3 0.8540Е-05 0,8163Е—05 0,7802Б-05 0,7456Е-05 0.7124Е-05
4,4 0,5413Е-05 0.5169Е—05 0.4935Е—05 0,4712Е-05 0.4498Е-05
4,5 0.3398Е-05 0,3241 Е-05 0.3092Е-05 0.2949Е-05 0,281 ЗЕ-05
4,6 0,2112Е-05 0,2013Е-05 0,1919Е-05 0.1828Е-05 0,1742Е-05
4,7 0.1301Е-05 0.1239Е-05 0.1179Е-05 0.1123Е-05 0.1069Е-05
4,8 0.7933Е-06 0.7547Е-06 0.7178Е-06 0.6827Е-06 0.6492Е-06
4,9 0.4792Е-06 0.4554Е-06 0.4327Е-06 0.4112Е-06 0.3906Е-06
5,0 0,2867Е-06 0.2722Е-06 0,2584Е-06 0.2452Е-06 0.2328Е-06
5,1 0.1698Е-06 0,1611Е-06 0.1528Е-06 0.1449Е-06 0.1374Е-06
5,2 0.9964Є-07 0.9442Е-07 0.8946Е-07 0.8475Е-07 0.8029Е-07
5,3 0.5790Е-07 0,5481 Е-07 0,5188Е-07 0,4911 Е-07 0.4647Е-07
5,4 0.3332Е-07 0,3151£-07 0.2980Е-07 0.2818Е-07 0.2664Е-07
5,5 0.1899Е-07 0,1794Е-07 0.1695Е-07 0,1601 Е-07 0.1512Е-07
5,6 0,1072Е-07 0.1012Е-07 0.9548Е-08 0,9011Е-08 0,8503Е-08
5,7 0,5990Е-08 0.5649Е-08 0.5326Е-08 0.5022Е-08 0,4734Е-08
5,8 0.3316Е-08 0,3124Е-08 0.2942Е-08 0,2771 Е-08 0,2610Е-08
5,9 0.1818Е-08 0,1711Е-08 0,1610Е-08 0,1515Е-08 0.1425Е-08
6,0 0.9866Е-09 0.9276Е-09 0,8721 Е-09 0,8198Е-09 0,7706Е-09
6,1 0,5303Е-09 0.4982Е-09 0.4679Е-09 0.4394Е-09 0,4126Е-09
6,2 0,2823Е-09 0,2649Е-09 0.2486Е-09 0,2332Е-09 0.2188Е-09
6,3 0.1488Е-09 0.1395Е-09 0,1308Е-09 О,1226Е-О9 0.1149Е-09
6,4 0.7769Е-10 0.7276Е-10 0.6814Е-10 0,6380Е-10 0,5974Е-10
Продовження додатку Л
0,05 0,06 0,07 0,08 0,09
0.1069Е-04 0.1022Е-04 0.9774Е-05 0.9345Е-05 0.8934Е-05
0.6807Е-05 0.6503Е-05 0,6212Е-05 0.5934Е-05 0.5668Е-05
0.4294Е-05 0.4098Е--05 0,3911Е-05 0.3732Е-05 0,3561 Е-05
0,2682Е-05 0.2558Е-05 0,2439Е-05 0.2325Е-05 0,2216Е-05
0.1660Е-05 0.1581Е-05 0.1506Е-05 0.1434Е-05 0,1366Е-05
0.1017Е-05 0.9680Е-06 0,9211Е-06 0.8765Е-06 0.8339Е-06
0.6173Е-06 0,5869Е-06 0,5580Е-06 0.5304Е-06 0.5042Е-06
0,3711Е-06 0.3525Е-06 0,3348Е-06 0.3179Е-06 0,3019Е-06
0.2209Е-06 0.2096Е-06 0.І989Е-06 0,1887Е-06 0.1790Е-06
0Л302Е-06 0,1235Е~06 0,1170Е-06 0,1109Е-06 0.1051Е-06
0.7605Е-07 0.7203Е-07 0,6821 Е-07 0.6459Е-07 0.6116Е-07
0.4398Е-07 0.4161Е-07 0.3937Е-07 0.3724Е-07 0.3523Е-07
0.2518Е-07 0,2381 Е-07 0.2250Е-07 0,2127Е-07 0,2010Е-07
0,1428Е-07 0.1349Е-07 0,1274Е-07 0.1203Е-07 0.1135Е-07
0.8022Е-08 0.7569Е-08 0.7140Е-08 0.6735Е-08 0,6352Е-08
0.4462Е-08 0,4206Е-08 0.3964Е-08 0.3735Е-08 0,35І9Е-08
0.2458Е-08 0.2314Е-08 0.2179Е-08 0.2051Е-08 0,1931Е-08
0.1341Е-08 0,1261Е-08 0.1186Е-08 0.1116Е-08 0,1049Е-08
0,7242Е-09 0.6806Е-09 0,6396Е-09 0,6009Е-09 0,5646Е-09
0,3874Е-09 0.3637Е-09 0,3415Е-09 0.3205Е-09 0.3008Е-09
0,2052Е-09 0.1925Е-09 0,1805Е-09 0.1693Е-09 0.1587Е-09
0.1077Е-09 0,1009Е-09 0,9451 Е-10 0,8854Е-10 0,8294Е-10
0,5593Е-10 0.5235Е-10 0,4900Е-10 0.4586Е-10 0.4292Е-10
322
Закінчення додатку А
X 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09
6,5 0,4016Е-10 0.3758Е-10 0,3515Е-10 0.3289Е-10 0.3076Е-10 0.2877Е-10 0.2690Е—10 0,2516Е-10 0.2352Е-10 0,2199Е-10
6,6 0.2056Е-10 0,1922Е-10 0.1796Е-10 0,1678Е-10 0.1568Е-10 0,1465Е-10 0.1369Е-10 0.1279Е-10 0.1195Е-10 0.1116Е-10
6,7 0,1042Е-10 0,9731 Е-11 0.9086Е—11 0.8483Е-11 0.7919Е-11 0,7392Е-11 0,6900Е-11 0.6439Е-11 0.6009Е-11 0.5607Е-11
6,8 0,5231 Е-11 0,4880Е-11 0.4552Е-11 0.4246Е-11 0.3960Е-11 0,3693Е-11 0,3443Е-11 0,321 ОЕ-11 0.2993Е-11 0,2790Е-11
6,9 0.2600Е-11 0,2423Е-11 0.2258Е-11 0.2104Е-11 0,1961 Е-11 0.1826Е-11 0,1701 Е-11 0.1585Е-11 0.1476Е-11 0.1374Е-11
7,0 0.1280Е-11 0.1192Е-11 0.1109Е-11 0.1033Е-11 0.9612Е-12 0.8946Е-12 0.8325Е-12 0.7747Е-12 0.7208Е-12 0.6706Е-12
X 1,28115 2,32635 3,09023 3,71902 4,26489 4,75342 5,19934 5,61200 5,99781 6,63134
0<х) 1Е-1 1Е-2 1Е-3 1Е-4 1Е-5 І-тт-іГг-гггт-гт. ЧІ 1Е-6 1Е-7 1Е-8 1Е-9 1Е-10
Додаток Б
Таблиця ймовірностей втрат (блокування)
на повнодоступному пучку ліній
Кількість каналів А — телефонне навантаження, Ерл
Р6л — ймовірність блокування, %
0,1 0,2 0,3 0,5 1,0 2,0 5,0 10 20 50
1 0,001 0,002 0,003 0,005 0,010 0,020 0,053 0,111 0,25 1,00
2 0,046 0,065 0,081 0,105 0,153 0,223 0,381 0,595 1,00 2,73
3 0,194 0,249 0,289 0,349 0,455 0,602 0,899 1,27 1,93 4,59
4 0,439 0,535 0,602 0,701 0,869 1,09 1,52 2,05 2,95 6,50
5 0,762 0,900 0.994 1,13 1,36 1,66 2,22 2,88 4,01 8,44
6 1,15 1,33 1,45 1,62 1,91 2,28 2,96 3,76 5,11 10,4
7 1,58 1,80 1,95 2,16 2,50 2,94 3,74 4,67 6,23 12,4
8 2,05 2,31 2,48 2,73 3,13 3,63 4,54 5,60 7,37 14,3
9 2,56 2,85 3,05 3,33 3,78 4,34 5,37 6,55 8,52 16,3
10 3,09 3,43 3,65 3,96 4,46 5,08 6,22 7,51 9,68 18,3
11 3,65 4,02 4,27 4,61 5,16 5,84 7,08 8,49 10,9 20,3
12 4,23 4,64 4,90 5,28 5,88 6,61 7,95 9,47 12,0 22,2
13 4,83 5,27 5,56 5,96 6,61 7,40 8,83 10,5 13,2 24,2
14 5,45 5,92 6,23 6,66 7,35 8,20 9,73 11,5 14,4 26,2
15 6,08 6,58 6,91 7,38 8,11 9,01 10,6 12,5 15,6 28,2
16 6,72 7,26 7,61 8,10 8,88 9,83 11,5 13,5 16,8 30,2
17 7,38 7,95 8,32 8,83 9,65 10,7 12,5 14,5 18,0 32,2
18 8,05 8,64 9,03 9,58 10,4 11,5 13,4 15,5 19,2 34,2
19 8,72 9,35 9,76 10,3 11,2 12,3 14,3 16,6 20,4 36,2
20 9,41 10,1 10,5 11,1 12,0 13,2 15,2 17,6 21,6 38,2
21 10,1 10,8 11,2 11,9 12,8 14,0 16,2 18,7 22,8 40,2
22 10,8 11,5 12,0 12,6 13,7 14,9 17,1 19,7 24,1 42,1
23 11,5 12,3 12,7 13,4 14,5 15,8 18,1 20,7 25,3 44,1
24 12,2 13,0 13,5 14,2 15,3 16,6 19,0 21,8 26,5 46,1
25 13,0 13,8 14,3 15,0 16,1 17,5 20,0 22,8 27,7 48,1
26 13,7 14,5 15,1 15,8 17,0 18,4 20,9 23,9 28,9 50,1
27 14,4 15,3 15,8 16,6 17,8 19,3 21,9 24,9 30,2 52,1
28 15,2 16,1 16,6 17,4 18,6 20,2 22,9 26,0 31,4 54,1
29 15,9 16,8 17,4 18,2 19,5 21,0 23,8 27,1 32,6 56,1
ЗО 16,7 17,6 18,2 19,0 20,3 21,9 24,8 28,1 33,8 58,1
31 17,4 18,4 19,0 19,9 21,2 22,8 25,8 29,2 35,1 60,1
32 18,2 19,2 19,8 20,7 22,0 23,7 26,7 30,2 36,3 62,1
33 19,0 20,0 20,6 21,5 22,9 24,6 27,7 31,3 37,5 64,1
34 19,7 20,8 21,4 22,3 23,8 25,5 28,7 32,4 38,8 66,1
323
Продовження додатку Б
Кількість каналів А — телефонне навантаження, Ерл
Рбл — ймовірність блокування, %
0,1 0,2 0,3 0,5 1,0 2,0 5,0 10 20 50
35 20,5 21,6 22,2 23,2 24,6 26,4 29,7 33,4 40,4 68,1
36 21,3 22,4 23,1 24,0 25,5 27,3 30,7 34,5 41,2 70,1
37 22,1 23,2 23,9 24,8 26,4 28,3 31,6 35,6 42,4 72,1
38 22,9 24,0 24,7 25,7 27,3 29,2 32,6 36,6 43,7 74,1
39 23,7 24,8 25,5 26,5 28,1 30,1 33,6 37,7 44,9 76,1
40 24,4 25,6 26,3 27,4 29,0 31,0 34,6 38,8 46,1 78,1
41 25,2 26,4 27,2 28,2 29,9 31,9 35,6 39,9 47,4 80,1
42 26,0 27,2 28,0 29,1 30,8 32,8 36,6 40,9 48,6 82.1
43 26,8 28,1 28,8 29,9 31,7 33,8 37,6 42,0 49,9 84,1
44 27,6 29,8 29,7 30,8 32,5 34,7 38,6 43,1 51,1 86,1
45 28,4 29,7 30,5 31,7 33,4 35,6 39,6 44,2 52,3 88,1
46 29,3 30,5 31,4 32,5 34,3 36,5 40,5 45,2 53,6 90,1
47 30,1 31,4 32,2 33,4 35,2 37,5 41,5 46,3 54,8 92,1
48 30,9 32,2 33,1 34,2 36,1 38,4 42,5 47,4 56,0 94,1
49 31,7 33,0 33,9 35,1 37,0 39,3 43,5 48,5 57,3 96,1
50 32,5 33,9 34,8 36,0 37,9 40,3 44,5 49,6 58,5 98,1
51 33,3 34,7 35,6 36,9 38,8 41,2 45,5 50,6 59,7 100,1
52 34,2 35,6 36,5 37,7 39,7 42,1 46,5 51,7 61,0 102,1
53 35,0 36,4 37,3 38,6 40,6 43,1 47,5 52,8 62,2 104,1
54 35,8 37,2 38,2 39,5 41,5 44,0 48,5 53,9 63,5 106,1
55 36,6 38,1 39,0 40,4 42,4 44,9 49,5 55,0 64,7 108,1
56 37,5 38,9 39,9 41,2 43,3 45,9 50,5 56,1 65,9 110,1
57 38,3 39,8 40,8 42,1 44,2 46,8 51,5 57,1 67,2 112,1
58 39,1 40,6 41,6 43,0 45,1 47,8 52,6 58,2 68,4 114,1
59 40,0 41,5 42,5 43,9 46,0 48,7 53,6 59,3 69,7 116,1
60 40,8 42,4 43,4 44,8 46,9 49,6 54,6 60,4 70,9 118,1
61 41,6 43,2 44,2 45,6 47,9 50,6 55,6 61,5 72,1 120,1
62 42,5 44,1 45,1 46,5 48,8 51,5 56,6 62,6 73,4 122,1
63 43,3 44,9 46,0 47,4 49,7 52,5 57,6 63,7 74,6 124,1
64 44,2 45,8 46,8 48,3 50,6 53,4 58,6 64,8 75,9 126,1
65 45,0 46,6 47,7 49,2 51,5 54,4 59,6 65,8 77,1 128,1
66 45,8 47,5 48,6 50,1 52,4 55,3 60,6 66,9 78,3 130,1
67 46,7 48,4 49,5 51,0 53,4 56,3 61,6 68,0 79,6 132,1
68 47,5 49,2 50,3 51,9 54,3 57,2 62,6 69,1 80,8 134,1
69 48,4 50,1 51,2 52,8 55,2 58,2 63,7 70,2 82,1 136,1
70 49,2 51,0 52,1 53,7 56,1 59,1 64,7 71,3 83,3 138,1
71 50,1 51,8 53,0 54,6 57,0 60,1 65,7 72,4 84,6 140,1
324
Продовження додатку Б
Кількість каналів А — телефонне навантаження, Ерл
Р6л — ймовірність блокування, %
0,1 0,2 0,3 0,5 1,0 2,0 5,0 10 20 50
72 50,9 52,7 53,9 55,5 58,0 61.0 66,7 73,5 85,8 142,1
73 51,8 53,6 54,7 56,4 58,9 62,0 67,7 74,6 87,0 144,1
74 52,7 54,5 55,6 57,3 59,8 62,9 68,7 75,6 88,3 146,1
75 53,5 55,3 56,5 58,2 60,7 63,9 69,7 76,7 89,5 148,0
76 54,4 56,2 57,4 59,1 61,7 64,9 70,8 77,8 90,8 150,0
77 55,2 57,1 58,3 60,0 62,6 65,8 71,8 78,9 92,0 152,0
78 56,1 58,0 59,2 60,9 63,5 66,8 72,8 80,0 93,3 154,0
79 56,9 58,8 60,1 61,8 64,4 67,7 73,8 81,1 94,5 156,0
80 57,8 59,7 61,0 62,7 65,4 68,7 74,8 82,2 95,7 158,0
81 58,7 60,6 61,8 63,6 66,3 69,6 75,8 83,3 97,0 160,0
82 59,5 61,5 62,7 64,5 67,2 70,6 76,9 84,4 98,2 162,0
83 60,4 62,4 63,6 65,4 68,2 71,6 77,9 85,5 99,5 164,0
84 61,3 63,2 64,5 66,3 69,1 72,5 78,9 86,6 100,7 166,0
85 62,1 64,1 65,4 67,2 70,0 73,5 79,9 87,7 102,0 168,0
86 63,0 65,0 66,3 68,1 70,9 74,5 80,9 88,8 103,2 170,0
87 63,9 65,9 67,2 69,0 71,9 75,4 82,0 89,9 104,5 172,0
88 64,7 66,8 68,1 69,9 72,8 76,4 83,0 91,0 105,7 174,0
89 65,6 67,7 69,0 70,8 73,7 77,3 74,0 92,1 106,9 176,0
90 66,5 68,6 69,9 71,8 74,7 78,3 85,0 93,1 108,2 178,0
91 64,7 68,4 70,8 72,7 75,6 79,3 86,0 94,2 109,4 180,0
92 68,2 70,3 71,7 73,6 76,6 80,2 87,1 95,3 110,7 182,0
93 69,1 71,2 72,6 74,5 77,5 81,2 88,1 96,4 111,9 184,0
94 70,0 72,1 73,5 75,4 78,4 82,2 89,1 97,5 113,2 186,0
95 70,9 73,0 74,4 76,3 79,4 83,1 90,1 98,6 114,4 188,0
96 71,7 73,9 75,3 77,2 80,3 84,1 91,1 99,7 115,7 190,0
97 72,6 74,8 76,2 78,2 81,2 85,1 92,2 100,8 116,9 192,0
98 73,5 75,7 77,1 79,1 82,2 86,0 93,2 101,9 118,2 194,0
99 74,4 76,6 78,0 80,0 83,1 87,0 94,2 103,0 119,4 196,0
100 75,2 77,5 78,9 80,9 84,1 88,0 95,2 104,1 120,6 198,0
102 77,0 79,3 80,7 82,7 85,9 89,9 97,3 106,3 123,1 202,0
104 78,8 81,1 82,5 84,6 87,8 91,9 99,3 108,5 125,6 206,0
106 80,5 82,8 84,3 86,4 89,7 93,8 101,4 110,7 128,1 210,0
108 82,3 84,6 86,2 88,3 91,6 95,7 103,4 112,9 130,6 214,0
110 84,1 86,4 88,0 90,1 93,5 97,7 105,5 115,1 133,1 218,0
112 85,8 88,3 89,8 92,0 95,4 99,6 107,5 117,3 135,6 222,0
114 87,6 90,1 91,6 93,8 97,3 101,6 109,6 119,5 138,1 226,0
116 98,4 91,9 93,5 95,7 99,2 103,5 111,7 121.7 140,6 230,0
325
Продовження додатку Б
Кількість каналів - телефонне навантаження, Ерл
р6 — ймовірність блокування %
0,1 0,2 0,3 0,5 1,0 2,0 5,0 10 20 50
118 91,2 93,7 95,3 97,5 101,1 105,5 113,7 123,9 143,1 234,0
120 93,0 95,5 97,1 99,4 103,0 107,4 115,8 126,1 145,6 238,0
122 94,7 97,3 98,9 101,2 104,9 109,4 117,8 128,3 148,1 242,0
124 96,5 99,1 100,8 103,1 106,8 111,3 119,9 130,5 150,6 246,0
126 98,3 100,9 102,6 105,0 108,7 113,3 121,9 132,7 153,0 250,0
128 100,1 102,7 104,5 106,8 110,6 115,2 124,0 134,9 155,5 254,0
130 101,9 104,6 106,3 108,7 112,5 117,2 126,1 137,1 158,0 258
132 103,7 106,4 108,1 110,5 114,4 119,1 128,1 139,3 160,5 262
134 105,5 108,2 110,0 112,4 116,3 121,1 130,2 141,5 163,0 266
136 107,3 110,0 111,8 114,3 118,2 123,1 132,3 143,7 165,5 270
138 109,1 111,9 113,7 116,2 120,1 125,0 134,3 145,9 168,0 274
140 110,9 113,7 115,5 118,0 122,0 127,0 136,4 148,1 170,5 278
142 112,7 115,5 117,4 119,9 123,9 128,9 138,4 150,3 173,0 282
144 114,5 117,4 119,2 121,8 125,8 130,9 140,5 152,5 175,5 286
146 116,3 119,2 121,1 123,6 127,7 132,9 142,6 154,7 178,0 290
148 118,1 121,0 122,9 125,5 129,7 134,8 144,6 156,9 180,5 294
150 119,9 122,9 124,8 127,4 131,6 136,8 146,7 159,1 183,0 298
152 121,8 124,7 126,6 129,3 133,5 138,8 148,8 161,3 185,5 302
154 123,6 126,5 128,5 131,2 135,4 140,7 150,8 163,5 188,0 306
156 125,4 128,4 130,3 133,0 137,3 142,7 152,9 165,7 190,5 310
158 127,2 130,2 132,2 134,9 139,2 144,7 155,0 167,9 193,0 314
160 129,0 132,1 134,0 136,8 141,2 146,6 157,0 170,2 195,5 318
162 130,8 133,9 135,9 138,7 143,1 148,6 159,1 172,4 198,0 322
164 132,7 135,8 137,8 140,6 145,0 150,6 161,2 174,6 200,4 326
166 134,5 137,6 139,6 142,5 146,9 152,6 163,3 176,8 202,9 330
168 136,3 139,4 141,5 144,3 148,9 154,5 165,3 179,0 205,4 334
170 138,1 141,3 143,4 146,2 150,8 156,5 167,4 181,2 207,9 338
172 139,9 143,1 145,2 148,1 152,7 158,5 169,5 183,4 210,4 342
174 141,8 145,0 147,1 150,0 154,6 160,4 171,5 185,6 212,9 346
176 143,6 146,9 149,0 151,9 156,6 162,4 173,6 187,8 215,4 350
178 145,4 148,7 150,8 153,8 158,5 164,4 175,7 190,0 217,9 354
180 147,3 150,6 152,7 155,7 160,4 166,4 177,8 192,2 220,4 358
182 149,1 152,4 154,6 157,6 162,3 168,3 179,8 194,4 222,9 362
184 150,9 154,3 156,4 159,5 164,3 170,3 181,9 196,6 225,4 366
186 152,8 156,1 158,3 161,4 166,2 172,3 184,0 198,9 227,9 370
188 154,6 158,0 160,2 163,3 168,1 174,3 186,1 201,1 230,4 374
190 156,4 159,8 162,1 165,2 170,1 176,3 188,1 203,3 232,9 378
326
Закінчення додатку Б
Кількість каналів А — телефонне навантаження, Ерл
Рбл — ймовірність блокування, %
0,1 0,2 0,3 0,5 1,0 2,0 5,0 10 20 50
192 158,3 161,7 163,9 167,0 172,0 178,2 190,2 205,5 235,4 382
194 160,1 163,6 165,8 168,9 173,9 180,2 192,3 207,7 237,9 386
196 161,9 165,4 167,7 170,8 175,9 182,2 194,4 209,9 240,4 390
198 163,8 167,3 169,6 172,7 177,8 184,2 196,4 212,1 242,9 394
200 165,6 169,2 171,4 174,6 179,7 186,2 198,5 214,3 245,4 398
202 167,5 171,0 173,3 176,5 181,7 188,1 200,6 216,5 247,9 402
204 169,3 172,9 175,2 178,4 183,6 190,1 202,7 218,7 250,4 406
206 171,2 174,8 177,1 180,4 185,5 192,1 204,7 221,0 252,9 410
208 173,0 176,6 179,0 182,3 187,5 194,1 206,8 223,2 255,4 414
210 174,8 178,5 180,9 184,2 189,4 196,1 208,9 225,4 257,9 418
212 176,0 180,4 182,7 186,1 191,4 198,1 211,0 227,6 260,4 422
214 178,5 182,2 184,6 188,0 193,3 200,0 213,0 229,8 262,9 426
216 180,4 184,1 186,5 189,9 195,2 202,0 215,1 232,0 265,4 430
218 182,2 186,0 188,4 191,8 197,2 204,0 217,2 234,2 267,9 434
220 184,1 187,8 190,3 193,7 199,1 206,0 219,3 236,4 270,4 438
230 193,3 197,2 199,7 203,2 208,8 215,9 229,7 247,5 282,8 458
240 202,6 206,6 209,2 212,8 218,6 225,9 240,1 258,6 295,3 478
250 211,9 216,0 218,7 222,4 228,3 235,8 250,5 269,6 307,8 498
300 258,6 263,2 266,2 270,4 277,1 285,7 302,6 325,0 370,3 598
350 305,7 310,8 314,2 318,7 326,2 335,7 354,8 380,4 432,7 698
400 353,0 358,5 362,1 367,2 375,3 385,9 407,1 435,8 495,2 798
450 400,5 406,4 410,3 415,8 424,6 436,1 459,4 491,3 557,7 898
500 448,2 454,5 458,7 464,5 474,0 486,4 511,8 546,7 620,2 998
600 543,9 551,0 555,7 562,3 573,1 587,2 616,5 657,7 745,1 1198
700 640,1 647,9 653,1 660,4 672,4 688,2 721,4 768,7 870,1 1398
800 736,6 745,1 750,7 758,7 771,8 789,3 826,4 879,7 995,1 1598
900 833,3 842,5 848,6 857,2 871,5 890,6 931,4 990,8 1120 1798
1000 930,3 940,1 946,6 955,9 971,2 991,9 1036 1102 1245 1998
Література
1. Системи подвижной радиосвязи [Текст] / И. М. Пьішкин,
И. И. Дежурньїй и др.; под ред. В. С. Семенихина и И. М. Пнш-
кина. — М. : Радио и связь, 1986. — 326 с.
2. Сухопутная подвижная радиосвязь [Текст]. Кн. 1. Основитео-
рии / И. М. Пншкин, И. И. Дежурньїй и др.; под ред. В. С. Се-
менихина и И. М. Пншкина. — М. : Радио и связь, 1990. —
432 с.
3. ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Терминн и определения. — М. :
Изд-во стандартов, 1980. 57 с. / ДСТУ 3254-95. Радіозв’язок.
Терміни та визначення.
4. Емельянов В. В. Транкинговая радиосвязь [Текст] : учеб. по-
соб. / В. В. Емельянов, В. В. Назаренко. — X.: ХНУРЗ, 2000. —
224 с.
5. Невдяев Л. М. Мобильная связь 3-го поколения [Текст] /
Л. М. Невдяев. — М. : Связь и бизнес, 2000. — 208 с.
6. Туляков Ю. М. Системи персонального радиовизова [Текст] /
Ю. М. Туляков. — М. : Радио и связь, 1988. — 168 с.
7. Громаков Ю. А. Стандарти и системи подвижной радиосвязи.
ТЗК.Т.67 [Текст] / Ю. А. Громаков. — М.: Зко-Трендз, 1996. —
239 с.
8. Варакин Л. Е. Сотовне системи подвижной связи [Текст] І
Л. Е. Варакин, В. Н. Трубин // Зарубежная радиозлектрони-
ка. — 1986. —№ 2. — С. 3—32.
9. Ратьінский М. В. Основи сотовой связи [Текст] / М. В. Ратшн-
ский ; под ред. Д. Б. Зимина. — М.: Радио и связь, — 2000. —
248 с.
10. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методи модуляции и
распіирения спектра [Текст] : пер. с англ. І К. Феер ; под
ред. В. И. Журавлева. — М. : Радио и связь, 2000. — 520 с.
11. Корнеев Ю. В. Принципи построения систем и сетей мобиль-
ной связи [Текст] : учеб. пособ. І Ю. В. Корнеев, 3. А. Сукачев,
М. А. Чумак. — Одесса : УГАС, 1997. — 68 с.
12. Корнеев Ю. В. Сети и системи мобильной связи [Текст]. Ч. 1 :
учеб. пособ. І Ю. В. Корнеев, М. А. Чумак. — Одесса : УГАС,
1996. — 54 с.
13. Карташевский В. Г. Сети подвижной связи [Текст] / В. Г. Кар-
тапіевский, С. Н. Семенов, Т. В. Фирстова. — М. : Зко-Трендз,
2001. — 299 с.
328
14. Андрианов В. И. Средства мобильной связи [Текст] / В. И. Анд-
рианов, А. В. Соколов. — СПб. : ВНУ, 1998. — 256 с.
15. Пьішкин И. М. Теория кодового разделения сигналов [Текст] /
И. М. Пьішкин. — М. : Связь, 1980.
16. Столингс В. Беспроводньїе линии связи и сети [Текст] : пер. с
англ. / В. Столингс. — М. : ИД «Вильямс», 2003. — 640 с.
17. Петрович Н. Г. Системи связи с іпумоподобньїми сигналами
[Текст] / Н. Г. Петрович, М. К. Размахнин. — М.: Советское ра-
дно, 1969. — 232 с.
18. Варакин Л. Е. Системи связи с шумоподобннми сигналами
[Текст] ІЛ. Е. Варакин. — М.: Радио и связь, 1985. — 384 с.
19. Теория и применение псевдослучайньїх сигналов [Текст] /
А. И. Алексеев, А. Г. Шереметьев, Г. И. Тузов, Б. И. Глазов. —
М. : Наука, 1969. — 365 с.
20. Шумоподобнне сигнали в системах передачи информации
[Текст] / В. Б. Пестряков, В. П. Афанасьев, В. Л. Гурвиц и др. ;
под ред. В. Б. Пестрякова. — М. : Советское радио, 1973. —
424 с.
21. Варакин Л. Е. Помехоустойчивость и зффективность піироко-
полосной и радиотелефонной сотовой системи радиосвязи
[Текст] / Л. Е. Варакин // Злектросвязь. — 1985. — № 1.
22. Бьіховский Ю. А. Частотнеє планирование сотовнх сетей под-
вижной радиосвязи [Текст] / Ю. А. Бнховский і І Злектро-
связь. — 1993. — № 8. — С. 30—32.
23. Громаков Ю. А. Сотовие системи подвижной радиосвязи.
ТЗК.Т.48 [Текст] Ю. А. Громаков. — М. : Зко-Трендз, 1994.
24. Емельянов В. В. Сотовая связь [Текст]. Ч. І. — X. : Теле-
тех, 2001. — 134 с.
25. Ли У. К. Техника недвижних систем связи [Текст] /
У. К. Ли. — М. : Радио и связь, 1985. — 392 с.
26. Связь с недвижними обьектами в диапазоне СВЧ [Текст] І Под
ред. У. К. Джейкса. — М. : Связь, 1979. — 520 с.
27. Цифровая связь [Текст] : справочник / Под ред. В. К. Стекло-
ва. — К. : Техника, 1992.
28. Варакин Л. Е. Теория сложних сигналов [Текст] / Л. Е. Вара-
кин. — М. : Советское радио, 1970.
29. Ламекин В. Ф. Сотовая связь [Текст] І В. Ф. Ламекин. — Рос-
тов-на-Дону : Феникс, — 1997. — 172 с
ЗО. Варакин Л. Е. Сотовие сети связи: алгоритми работи и прото-
коли управлення [Текст] / Л. Е. Варакин, О. С. Новиков,
329
В. Н. Трубин // Зарубежная радиозлектроника. — 1988. —
№ 5.
31. Мухин А. М. Системи связи подвижной служби [Текст] : учеб.
пособ. / А. М. Мухин, Л. С. Чайников. — К. : Світ знань,
2001. — 210 с.
32. Емельянов В. В. Сотовая связь [Текст]. Ч. 2 : учеб. пособ. /
В. В. Емельянов, А. Ю. Мирошниченко — X.: ХНУРЗ, 2001.
33. Сукачев 3. А. Сотовьіе сети радиосвязи с подвижньїми об'ьекта-
ми [Текст] : учеб. пособ. / 3. А. Сукачев. — Одесса : УГАС,
2000. — 119 с.
34. Громаков Ю. А. Структура ТПМА-кадров и формирование сиг-
налов в стандарте С8М [Текст] / Ю. А. Громаков // Злектро-
связь. — 1993. — № 10.
35. Громаков Ю. А. Организация физических и логических кана-
лов в стандарте С8М [Текст] / Ю. А. Громаков // Злектро-
связь. —- 1993. — № 10.
36. Громаков Ю. А. Стандарт на общеевропейскую сотовую систе-
му подвижной связи С8М [Текст] / Ю. А. Громаков // Злектро-
связь. — 1993. — № 10.
37. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основи и практиче-
ское применение [Текст] : пер с англ. І Б. Скляр. — М. : ИД
«Вильямс», 2003. — 1104 с.
38. Радиорелейнне и спутниковше системи передачи [Текст] :
учебник для вузов / Под ред. А. С. Немировского. — М.: Радио
и связь, 1986. — 392 с.
39. Смирнов Н. И. Сценка пропускной способности базових стан-
ций систем МВКР при изменении плотности их расположения
[Текст] / Н. И. Смирнов, Ю. А. Караваев, В. А. Сивов // Злек-
тросвязь. — 2001. — № 10.
40. Невдяев Л. М. СВМА: 18-95 [Текст] / Л. М. Невдяев // Сети. —
2000. — № 3.
41. Невдяев Л. М. СПМА: расширение спектра [Текст] І Л. М. Не-
вдяев // Сети. — 2000. — № 5.
42. Невдяев Л. М. СПМА: управление мощностью [Текст] /
Л. М. Невдяев // Сети. — 2000. — № 4.
43. Росляков А. В. Общеканальная система сигнализации № 7
[Текст] / А. В. Росляков. — М. : Зко-Трендз, 1999. — 176 с.
44. Системи мобильной связи [Текст] : учеб. пособ. для вузов /
В. П. Игнатов, В. К. Орлов, И. М. Самойлов, В. Н. Смирнов; под
ред. В. П. Игнатова — М.: Горячая линия — Телеком, 2003. —
272 с.
330
45. Закиров 3. Г. Сотовая связь стандартеО8М [Текст] / 3. Г. Заки-
ров, А. Ф. Надев, Р. Р. Файзуллин. — М.: Зко-Трендз, 2004. —
264 с.
46. Берлин А. Н. Цифровьіе сотовме системні связи. [Текст] /
А. Н. Берлин. — М. : Зко-Трендз, 2007. — 296 с.
47. Гольдштейн Б. С. Сети связи [Текст] : учебник для вузов /
Б. С. Гольдштейн, Н. А. Соколов, Г. Г. Яновский. — СПб. :
БХВ, 2010. — 400 с.
48. ХУіМАХ — технология беспроводной связи: основні теории,
стандартні, применение [Текст] / В. С. Сюваткин, В. И. Есипен-
ко, И. П. Ковалев, В. Г. Сухоребров ; под ред. В. В. Крьілова. —
СПб. : БХВ, 2005. — 368 с.
49. Вишневский В. М. Знциклопедия ХУіМАХ. Путь к 4С [Текст] /
В. М. Вишневский, С. Л. Портной, И. В. Шахнович. — М.: Тех-
носфера, 2000. — 472 с.
50. Современньїе беспроводньїе сети: состояние и перспективні
развития [Текст] / И. А. Гепко, В. Ф. Олейник, Ю. Л. Чайка,
А. В. Бондаренко. — К. : ЕКМО, 2009. — 672 с.
51. Белорусов Н. И. Радиочастотнме кабели [Текст] : учеб. пособ.
для техникумов І Н. И. Белорусов, И. И. Гроднев. — М.: Знер-
гия, 1973. — 328 с.
Предметний покажчик
А
Абонент 16, 20, 23, 36, 50, 61, 66,
82, 132
Автентифікація 89,90,93,193,196,
197, 200
Автокореляційна функція 43, 44,
47, 254
Адаптер 154, 155, 219
Адресація абонентів 111
Алгоритм 41, 90, 196,
Аналогові системи 103
Антена 293, 308, 318
Архітектура 218, 241, 254
Аспекти 90,153,192,202,281,308
Б
Багатостанційний доступ 27,29, ЗО,
49,121,139,156,232,301,304
Базова станція 25, 54, 66, 83, 109,
128,140,159,239,270,282,315
Баланс 42, 46, 281
Безпека 192, 281
Біт 31, 37, 39, 45, 51, 95, 110, 124,
149,160,172,179,226,250,297
Блокування виклику 70, 77, 311
В
Виклик 16, 18, 101, 114, 115, 125,
127,133,142,203,205,207,245
- вхідний 114, 127, 133, 207, 216
Властивість 42, 46, 176, 233, 254
Висота антени 59, 311
Г
Генератор 48, 255, 259, 283
Гіперкадр 156, 157
А
Дані 23, 37, 58, 119, 133, 142, 145,
181, 193, 216, 251, ЗОЇ
Демодулятор 21, 34, 54, 228, 290
Детектор 184,190, 191, 291
Дециматор 247, 250, 251
Діаграма 34, 72, 121, 125, 129
136, 156, 174, 282, 314
Довгий код 253, 271
Доступ 27, 49, 255, 261, 263, 265,
302, 305
Дуплексний режим 13, 18
Е
Еквалайзер 96, 98, 139, 158, 182
Еквалайзинг 96, 97
Ерланг 16, 66, 79
Естафетна передача 94, 117, 127.
129,159,168,208,246,272,277
Ефективність 22, 70, 72, 77, 82,
113,161,229,234,277,309,316
Ехопридушувач 146
Є
Ємність
- мережі 238, 308,
- системи 20, 27, 28, 70, 111, 234,
238, 270, 280
З
Забезпечення 41, 47, 63, 90, 114,
117, 121, 146, 154, 160, 184,
199, 202, 218, 228, 294, 311
Завада 15, 34, 36, 54, 73, 83, 117,
148, 164, 229,
Завадостійкість 57, 81, 174, 254,
270,
Завмирання сигналів 60, 94, 117,
138, 192
Захисний інтервал 64, 68, 157.
158, 160
Зворотний
- канал 88, 114, 128, 133, 280
- трафік 254, 255, 256, 258, 260,
268, 270, 276, 278
Згорткове кодування 94,139,156,
178,182,226,234,250,255,270
Зона 19, 57, 61, 67, 68, 210, 212,
264
- обслуговування 61, 62, 63, 64,
68, 111
332
Ідентифікація 89, 90, 110, 139,
146, 193, 196, 199, 222
Імовірність помилки 77, 80, 81,
176, 228
Інтерфейс 98, 123, 141, 146, 150,
151,152,218,221,225,285,309
Інтерференційні завмирання 139
Інтерференція 40, 41, 124, 238
Й
Ймовірність 23, 31, 80, 111, 124,
134, 176, 187, 190, 229, 265,
280, 311, 316,
К
Кадр 89, 123, 155, 158, 162, 170,
179, 192, 227, 244, 257, 260,
273, ЗОЇ
Канал 15,25,37,49,57,68, 79,88,
114,156,166,174,178,208,232,
242,244, 268, 270, 305, 312
- доступу 246, 254, 255, 257, 258,
265
- управління 123, 132, 133, 167,
169, 176, 181, 184, 213
Карта102, 139, 197, 215
Кластер 64, 73, 83, 312
Код 32, 37, 40,112, 124,160, 174,
176, 179, 193, 215, ЗОЇ
- Уолша 48, 237, 253, 254
Кодек 140,178,186,188,229,270
Кодер 179,181,188,195,226,244,
252, 260
Кодовий розподіл 23, 25, 256
Кодування 174,178,181,252,270
Коефіцієнт співканальних завад
71, 72
Комірка 68, 70, 74, 82,85,93,103,
111, 131, 205, 238, 278
Корелятор 45, 54, 238, 262, 273
Короткий код 253, 254, 271
М
Маніпуляція 22, ЗО, 37, 132, 172,
235, 243, 251
Маска 160, 248, 259
Мережа 20,24,30,61,64,68, 72,82,
91, 103, 125, 140, 147, 150, 197,
203, 215, 225, 261, 284, 311
Метод 22, 27, 36, 70, 90, 172, 174,
196, 232, ЗОЇ, 302
Множинний доступ 24, 27, 49, 89,
308
Мобільна станція 25, 54, 59, 83, 93,
108, 231, 235, 265, 311
Мовний 88,121,180,186,188,192,
128, 234, 258, 272, 297
Модель 57, 72, 73, 149, 152, 217,
220, 289
Модулятор ЗО, 37, 172, 245, 248,
251, 290
Модуляція 16, 21, 22, 31, 39, 115,
132, 172, 227, 235, 256, 305
Мультикадр 156, 157, 170
Мультиплексор 251
Н
Навантаження 16, 25, 66, 103, 147,
155, 239, 277, 314
О
Обладнання 16, 65, 121, 129, 140,
146,150,154,198,217,225,234,
284, 304
Обробка 14, 21, 28, 70, 85,139,145,
184, 191, 218, 273, 282, 293
Однобічний зв’язок 18, 26
Організація 24, 27, 61, 68, 92, 103,
111,132,149,162,214,241,261,
306
Очікування 100, 120, 46, 262, 268,
269, 279
П
Параметр загасання радіохвиль 60,
311, 316
Передавач 13, 24, 40, 53, 80, 85,
111, 139, 191, 237, 278, 315
Персональний виклик 18, І48, 241,
245, 247,250,262
333
Підмножина 64, 69, 70
Пілотний канал 241, 242, 243, 254,
261, 263, 273, 276
План 64, 164, 316, 317
Планування 58, 64, 229, 243
Повідомлення 14, 21, 29, 53, 79, 89,
99,117, 128, 133, 139, 153, 193,
202, 213, 245, 263, 275, 297
Повторне використання частот 70
Помилка 77, 80, 94, 114, 174, 186,
205, 228, 316
Послідовність ЗО, 40, 41, 44, 47, 50,
95,124,156,173,190,235,253
- Голда 44, 47, 48
Потік 31, 85, 133, 158, 173, 242,
244, 250, 270, 304
Потужність 40, 57, 62, 80, 84, 149,
241, 278, 312, 315
Поширення радіохвиль 14, 59, 60,
93, 96, 139
Приймач 13, 24, 32, 44, 54, 168,
270, 281, 290, 312
Протокол 114, 117, 125, 150, 217,
220, 222, 305
Процедура 89, 127, 196, 199, 251,
265, 274
Процес 16,23, 50, 68,117,129,141,
151, 184, 186, 223, 276, 306
Псевдовипадкова послідовність ЗО,
41, 49, 164, 234, 238
Р
Радіозавада 15, 16, 148
Радіозв’язок 12, 13, 14, 18, 19, 61,
77, 88, 232
Радіоінтерфейс 89, 148, 150, 152,
216, 225, 234, 281, 304, 308
Радіоканал 14, 23, 36, 61, 117,154,
312, 314, 317
Радіостанція 12, 13, 15,
Радіус стільника 65,66, 79, 82,139,
243, 315
Регістр 46,48,90,92,113,119,142,
143,146,196,202,214,231,253
Режим 18, 26,61,99,117,129,152,
195, 261, 262, 263, 268, 282
Робочий канал 13, 15, 142,
Розмовний канал 93, 109, 114,
116, 121, 122, 124, 128, 131
Розподіл радіоканалів 23,148,317
Розрахунок 58, 69, 142, 297, 311,
312, 314, 315, 316
Розширення спектра 28, ЗО, 36,
233, 259, 301
Роумінг 91,93,102,139,143,214,
216, 225, 308
Рухома станція 79, 90, 108, 112,
129, 141, 150, 154, 168, 203,
205, 228, 279, 282
Рухомий зв’язок 131, 138, 224,
229, 232
С
Сектор 72,122,243,246, 251,273,
313, 314, 317
Секторизація 72
Секторна антена 72,282,313,317
Сигнал 14, 22, ЗО, 50,96,114,139,
155, 167, 211, 254, 278
Сигналізація 110, 139, 141, 150,
159, 218, 222, 250, 290
Символ 31,44,47,54,94,174,256,
304
Симплексний режим 18
Синтезатор частот 31, 36, 39,123,
290, 292
Синхронізація 47, 49, 139, 159,
167,171,193,241,244,262, ЗОЇ
Система 20,28,36, 44,67,80,103,
111, 119, 131, 138, 217, 221,
224, 229, 232, 234, 300, 308
- радіозв’язку 14, 18, 28, 42, 61,
70, 108, 295
Скіп 91, 93, 117
Служба 13, 108, 138, 152, 217,
298, 305
Смуга частот 12,16,18,27,36, 53,
66, 82, 88, 121, 164, 302, 311,
316
334
Спектр 12, 28, ЗО, 36, 138, 153,
238, 253, 300
Співканальна завада 71, 72, 73
Спосіб 21, 39, 62, 66, 71, 91, 146,
182, 196, 259, 302, 307
Стандарт 28, 37,88,103,119,131,
138, 152, 155, 164, 174, 184,
192, 217, 281
Станція 13, 25, 50, 59, 61, 83, 90,
111, 119, 128, 154, 203, 205,
282, 315,
Стик 146, 153
Стільник 19,36, 53, 65,67,68, 71,
77, 79, 84, 121, 139, 160, 208,
212, 243, 272, 301, 315
Стрибки по частоті 140, 160, 161,
162, 163, 164
Структура 37, 103, 139,150, 152,
155, 160, 166, 167, 174, 188,
225, 234, 290, 292,
- структурна 150, 174, 178, 188,
234, 290, 292
Суперкадр 156, 157, 232, 246
Схема 23,38,46,94,140,150,174,
178, 188, 234, 290, 292, 306
Т
Таємність 192, 194,195,196,199,
213, 224, 234
Термінал 19, 91, 102, 129, 133,
153, 154, 155, 184, 190, 215,
270, 278
Типи стільників 67
Транскодер 141, 148, 149, 273
Трафік 16, 77, 89, 148, 167, 241,
250, 258, 268, 277, 298
У
Управління 26, 70, 93, 123, 132,
167, 181, 217, 219, 221, 278
Ф
Фізичний канал 27, 88, 89, 164,
165,170,232,235,242,254,285
Формат 31, 123, 133, 244
Функції Уолша 44, 49, 234, 235,
241, 244, 247, 251, 256, 276
Функція 36, 42, 47, 110, 142, 153,
194,214,217,219,254,280,312
X
Характеристика 18, 57, 82, 103,
119,138,192,224,225,234,236
Хвиля 12, 57, 290
Ц
Центр 61, 62, 66, 83, 140, 142, 145,
147, 152, 196, 202, 216
- комутації 68, 90, 92, 94,108,122,
125, 128, 131, 141, 150, 203
Цифрова система 90, 138, 224
Ч
Часовий розподіл каналів 121, 139,
156, 230, 239
Частотний
- канал 70, 88, 164, 203, 317
- параметр 64, 82
- рознос 18, 66, 111, 159, 312
- розподіл 23, 27, 89,122, 238, 282,
304
Чип 242, 244, 251, 256, 273, 276,
290,301
Ш
Швидкість 16, 19, 36, 50, 79, 80,
108,123,139,148,166,186, 226,
250, 259, 296, 309
Швидкість передачі даних 40, 50,
110,236,244,252,255,270,294,
305
Широкосмуговий сигнал 28, 31, 32,
36, 233
Шифрування 90, 91, 139, 145, 172,
193,194,195,197,201,234,282,
306
Шум 22, 35, 49, 81, 138, 186,
191,192, 237, 275
Шумоподібний сигнал 23,232,233
335