Билет 10. 1. Цифровые методы модуляции, применяемые в системах подвижной радиосвязи

1. Цифровые методы модуляции, применяемые в системах подвижной радиосвязи. Виды и их отличие.

Цифровые методы модуляции основаны на трех необходимых преобразованиях полезных непрерывных сигналов: дискретизации, квантовании и кодировании.

Амплитудно-импульсная модуляция

происходит изменение амплитуды импульсов несущего сигнала, то есть несущий сигнал модулируется определённым кодом, который соответствует амплитуде сигнала, который необходимо передать. Амплитуда импульса соответствует коду.

Импульсно - кодовая модуляция

Информация передаётся следующим образом: числу 0 в кодовой комбинации соответствует отсутствие импульса, 1 соответствует его наличие.

Фазовая модуляция

Смещению фазы сигнала соответствует значение кодовой комбинации.

Дельта – модуляция

Эффективным способом преобразования сигналов в цифровую форму является дельта-модуляция, которая иллюстрируется рис. 2.22. В каждый момент отсчета сигнал сравнивается с пилообразным напряжением на каждом шаге дискретизации . Если отсчет сигнала превышает по амплитуде пилообразное напряжение, то последнее нарастает до следующей точки дискретизации, в противном случае оно спадает. В простейшей системе наклон пилообразного напряжения сохраняется неизменным на всем протяжении процесса. Полученный бинарный сигнал можно рассматривать как производную от пилообразного напряжения. Выбирая достаточно малым значение шага , можно получить любую заданную точность представления сигнала. Преимущество дельта-модуляции по сравнению, например, с ИКМ, которая также образует бинарный сигнал, заключается не столько в реализуемой точности при заданной частоте дискретизации, сколько в простоте реализации.

Рис. 2.22. Преобразование сигнала при дельта-модуляции

Пилообразное напряжение можно восстановить из бинарного сигнала путем интегрирования, а более гладкая аппроксимация достигается последующим пропусканием сигнала через фильтр нижних частот. Скорость передачи цифровых кодов, необходимую для получения заданного качества, можно значительно уменьшить, используя, например, линейное кодирование с предсказанием.

2. Стандарт GSM. Основные принципы работы и организации. Структурная схема и интерфейсы сети GSM.

GSM (от названия группы Groupe Spécial Mobile, позже переименован в Global System for Mobile Communications) — глобальный стандарт цифровой мобильной сотовой связи, с разделением каналов по времени (TDMA) и частоте (FDMA). Разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 1980-х годов.

В соответствии с рекомендациями CEPT, стандарт GSM-900 предусматривает работу передатчиков в двух диапазонах частот. Полоса частот (частоты на которых передается информация) 890–915 МГц используется для передачи информации с мобильной станции (мобильный телефон) на базовую станцию (uplink). Полоса частот 935–960 МГц – для передачи информации с базовой станции на мобильную станцию (downlink). При переключении каналов во время сеанса связи дуплексный разнос (разность между частотами передачи и приема) постоянен и равен 45 МГц. Разнос частот между соседними каналами связи составляет 200 кГц. Таким образом, в отведенной для приема/передачи полосе частот шириной 25 МГц размещаются 124 канала связи (124 канала для всех операторов GSM данного региона). Кроме этого, в нашей стране хорошо известен еще один популярный диапазон - GSM-1800. Полоса частот передачи информации от мобильной станции (телефона) к базовой станции (uplink) составляет 1710–1785 МГц и полоса частот для передачи информации от базовой станции к мобильной станции (downlink) составляет 1805–1880 МГц. Дуплексный разнос- 95 МГц. В полосе частот шириной 75 МГц размещается 374 канала связи. Использование GSM-1800 целесообразно в городских условиях. Плотность абонентов тут больше, и поэтому дополнительная канальность приходится очень кстати. Кроме того, электромагнитные колебания высокой частоты имеют лучшую проникающую способность через всевозможные технические строения, коих в городах великое множество.

GSM предоставляет следующие услуги:

1. телефонная связь (совмещается со службой сигнализации: охрана квартир, сигналы бедствия и пр.);

2. передача коротких сообщений;

3. доступ к службам "Видеотекст", "Телетекст";

4. служба "Телефакс" (группа 3).

Сеть GSM состоит из нескольких функциональных объектов, функции и интерфейсы которых показаны на рисунке.

ADC	Administration Center	Административный центр
АuС	Authentication Center	Центр аутентификации
BTS	Base Ttransceiver Station	Базовая приемо-передающая станция
BSC	Base Station Controller	Контроллер базовой станции
BSS	Base Station System	Подсистема базовой станции
EIR	Equipment Identification Register	Регистр идентификации оборудования
HLR	Home Location Register	Домашний регистр местоположения
ISDN	Integrated Services Digital Network	Цифровая сеть с интеграцией служб
MS	Mobile Station	Мобильная станция
MSC	Mobile Switching Center	Центр коммутации мобильной связи
NMC	Network Management Center	Центр управления сетью
ОМС	Operation and Maintenance Center	Центр эксплуатации и технического обслуживания
PDN	Packet Data Network	Сеть пакетной коммутации
PSTN	Public Switched Telephone Network	Телефонная сеть общего пользования
SSS	Switching Subsystem	Коммутационная подсистема
VLR	Visit Location Register	Визитный регистр местоположения
TCE	Transcoder Equipment	Транскодер

Сеть GSM включает три основных части. Мобильные станции (MS), которые перемещаются с абонентом. Подсистема базовых станций (BSS), которая управляет радиолинией связи с мобильной станцией. Подсистема коммутации (SSS), главная часть которой — центр коммутации мобильный связи (MSC), выполняет коммутацию между мобильными станциями и между мобильными или стационарными сетевыми пользователями. MSC также управляет работой, связанной с передвижением абонента. Подсистема базовых станций взаимодействует с центром коммутации мобильной связи по А-интерфейсу.

Система имеет три внутрисистемных интерфейса: радиоинтерфейс между МС и БС, интерфейс А от транскодеров к центру коммутации, интерфейс A_bis между БС и контроллером БС.

Е-интерфейс. Интерфейс обеспечивает взаимодействие между разными MSC при осуществлении процедуры handover — "передачи" абонента из зоны в зону при его движении в процессе сеанса связи без ее перерыва.

X-интерфейс. Сетевой интерфейс между ОМС разных сетей и так называемый управляющий интерфейс между ОМС и элементами сети