Загальна характеристика систем TDMA

Основные отличия систем второго поколения от первого.

· Цифровые информационные каналы. Наиболее заметным отличием систем двух поколений является то, что системы первого поколения практически полностью аналоговые, в то время как системы второго поколения являются цифровыми. В частности, системы первого поколения спроектированы для поддержки голосовых каналов с использованием частотной модуляции; цифровые данные можно передавать только с использованием модема, который преобразует цифровые данные в аналоговую форму. Системы второго поколения предоставляют цифровые информационные каналы. Эти каналы уже поддерживают передачу цифровых данных, а голосовые каналы сначала нужно закодировать в цифровую форму, а лишь затем передавать. Разумеется, в системах второго поколения пользовательские данные (информация и оцифрованная речь) нужно вначале преобразовать в аналоговые сигналы, а лишь потом передавать их между мобильным устройством и базовой станцией.

· Шифрование. Поскольку весь обмен пользовательскими сообщениями и управляющими данными в системах второго поколения является цифровым, то для защиты от подслушивания данные довольно легко зашифровать. Эту возможность предоставляют все системы второго поколения, а системы первого поколения отправляют пользовательские данные в чистом виде, не обеспечивая никакой защиты.

· Обнаружение и исправление ошибок. В результате можно обеспечить довольно чистый прием речи.

· Доступ к каналам. В системах первого поколения каждая ячейка поддерживает несколько каналов. В любой момент времени канал может быть выделен только одному пользователю. В системах второго поколения ячейкам также выделяется по несколько каналов, однако каждый канал может совместно использоваться несколькими пользователями посредством схем множественного доступа с временным разделением (ТDМА) или множественного доступа с кодовым разделением (СDМА).

Начиная с 90-х годов, было внедрено немало различных систем второго поколения. В табл. 1 перечислены некоторые ключевые характеристики трех наиболее важных систем этого поколения.

Таблица 1. Сотовые телефонные системы второго поколения

Множественный доступ с временным разделением каналов

Доступ многих пользователей к сотовой системе первого поколения осуществляется с помощью технологии FDMA (frequency division multiple access — множественный доступ с частотным разделением). Принцип работы схемы можно описать следующим образом. Для каждой ячейки выделяется 2М каналов, шириной δ Гц каждый. Половина каналов (обратные каналы) используются для передачи данных с мобильного устройства на базовую станцию: f_с, f_с + δ, f_c + 2δ,..., f_с + (М - 1)δ, где f_с — центральная частота в самом низкочастотном канале. Оставшаяся половина каналов (прямые каналы) используется для передачи данных с базовой станции на мобильное устройство: f_с, f_с + δ + Δ, f_c + 2δ + Δ,..., f_с + (М - 1)δ + Δ, где Δ — расстояние между обратным и прямым каналами. При установлении соединения с мобильным пользователем для полнодуплексного сообщения выделяются два канала — на частоте f и на частоте f + Δ. Такой порядок предоставления каналов довольно неэкономичен, так как большую часть времени один или оба канала остаются незанятыми.

Применение схемы TDMA в сотовой системе можно описать следующим образом. Так же, как и при использовании FDMA, каждой ячейке выделяется некоторое количество каналов, половина из которых используются для обратной связи, а половина — для прямой. И снова для полнодуплексного соединения мобильному устройству выделяется пропускная способность на парных — прямом и обратном — каналах. Кроме того, каждый физический канал подразделяется на несколько логических каналов. Передача данных осуществляется в виде последовательности кадров с повторяющейся структурой: каждый кадр делится на некоторое число слотов. Положение каждого слота в последовательности кадров определяет отдельный логический канал. Пример логического канала приводился на рис. 3.