В системах подвижной радиосвязи

И. В. Богачков

 

 

Устройства преобразования

И обработки информации

В системах подвижной радиосвязи

 

Учебное пособие

 

Рекомендовано УМО по образованию в области телекоммуникаций

в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов

210400 – Телекоммуникации

 

Омск

Издательство ОмГТУ

2010

УДК 621.395+621.396.93(075)

ББК 32.882+32.884я73

Б 73

 

 

Рецензенты:

Н. И. Горлов, д-р техн. наук, профессор,

зав. каф. «Линии связи» СибГУТИ (г. Новосибирск);

Ю. А. Пальчун, д-р техн. наук, профессор,

академик Метрологической академии, ученый секретарь СНИИМ

 

 

Богачков, И. В.

Б 73 Устройства преобразования и обработки информации в системах подвижной радиосвязи: учеб. пособие / И. В. Богачков. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 88 с.

ISBN 978-5-8149-1005-6

 

Учебное пособие содержит основные сведения, контрольные вопросы и список рекомендуемой литературы по 10 темам в соответствии с программой изучения дисциплины «Устройства преобразования и обработки информации в системах подвижной радиосвязи».

Предназначено для студентов специальности 210402 «Средства связи с подвижными объектами» и программ подготовки бакалавров направления 210400 «Телекоммуникации» всех форм обучения, а также может быть использовано студентами других радиотехнических и связных специальностей всех форм обучения.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета

 

УДК 621.395+621.396.93(075)

ББК 32.882+32.884я73

 

© ГОУ ВПО «Омский государственный

ISBN 978-5-8149-1005-6 технический университет», 2010

Предисловие

Появление и чрезвычайно широкое распространение по всем странам и континентам систем связи с подвижными объектами – результат достижений в области новейших технологий.

Освоение теории и практики систем подвижной связи предполагает необходимость получения широкого спектра знаний об услугах, предоставляемых службами подвижной наземной и спутниковой радиосвязи, о системных требованиях к абонентским терминалам, их качественных характеристиках и схемотехнических решениях, а также о свойствах речевого сигнала (РС), способах представления РС в цифровой форме и речевых кодеках.

Необходимы знания по комплексу вопросов, связанных с физическими основами функционирования устройств преобразования и обработки сигналов в системах подвижной радиосвязи (СПР) и подвижной спутниковой службы (ПСС) и прежде всего – по вопросам кодирования речи.

Используемые в СПР и ПСС методы цифровой обработки сигналов, характеристики и параметры реализующих их устройств, в частности АЦП и речевого кодека, теснейшим образом связаны с характеристиками передаваемых речевых сигналов.

Учебное пособие содержит 10 тем, в которых отражены основные вопросы дисциплины «Устройства преобразования и обработки информации в системах подвижной радиосвязи» согласно Государственному образовательному стандарту и рекомендованной учебно-методическим объединением типовой рабочей программе.

Каждая тема состоит из основных сведений по теме, рекомендуемой литературы, контрольных вопросов для самопроверки.

Для упрощения поиска необходимого материала в конце каждой темы приведен подробный список рекомендуемой литературы с конкретными ссылками, а также даны контрольные вопросы, ответы на которые помогут в закреплении знаний.

Ограниченный объем учебного пособия не позволяет рассмотреть все вопросы дисциплины, поэтому приводятся ссылки на литературу, где эти вопросы рассмотрены подробно.

Список сокращений

АДИКМ – адаптивная дифференциальная ИКМ;

АИМ – амплитудно-импульсная модуляция;

АМТС – автоматическая междугородняя телефонная станция;

АСТ – абонентский спутниковый терминал;

АТ – абонентский терминал;

АЦП – аналого-цифровой преобразователь;

БС – базовая станция;

ВРК – временное разделение каналов;

ВЧ – высокие частоты (диапазон ВЧ – 3…30 МГц);

ГВЗ – групповое время запаздывания (задержки);

ГИС – глобальное информационное сообщение;

ГТС – городская телефонная сеть;

ДМ – дельта-модуляция;

ДИКМ – дифференциальная ИКМ;

ИКМ – импульсно-кодовая модуляция;

КА – космический аппарат;

КТЧ – канал тональной частоты;

КУ – канал управления;

МА – мобильный (подвижный) абонент;

МККР – международный консультативный комитет по радио;

МКРЧ – международный комитет по регистрации частот;

МЛС – межспутниковая линия связи;

МСЭ – международный союз электросвязи;

МТС – мобильная телефонная станция;

ОВЧ – очень высокие частоты (30…300 МГц);

ОГ – орбитальная группировка;

ОКС – общедоступный канал связи;

ОС – оконечная станция;

ОСШ – отношение сигнал/шум;

ПС – подвижная станция;

ПСС – подвижная спутниковая служба;

РС – речевой сигнал (сообщение);

СПР – система подвижной радиосвязи;

СПС – сеть подвижной связи;

СПСС – сеть персональной спутниковой связи;

СР – спутник-ретранслятор;

СТ – спутниковый терминал;

СЦК – стандартный цифровой канал;

ТА – телефонный аппарат;

ТфОП – телефонная сеть общего пользования;

ТЧ – тональная частота;

УВЧ – ультравысокие частоты (0,3…3 ГГц);

УЗО – устройство защиты от ошибок;

УКВ – ультракороткие волны;

УС – узловая станция;

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь;

ЦОС – цифровая обработка сигнала;

ЦС – центральная станция;

ЦСП – цифровая система передачи;

ЧРК – частотное разделение канала;

ШПС – широкополосный сигнал;

ШС – шлюзовая станция;

ЭМ – электромагнитный;

ЭЦП – электронная цифровая подпись.

 

AMPS (Advanced Mobile Phone Service) – усовершенствованная мобильная телефонная служба (стандарт);

CDMA (Code Division Multiple Access) – множественный доступ с кодовым разделением каналов;

CEC (Commission of the European Communities) – комиссия европейских сообществ;

CELP (Code-excited linear Prediction) – линейное предсказание с кодовым возбуждением;

D-AMPS (Digital AMPS) – цифровой AMPS (стандарт);

DCS (Digital Cellular System) – цифровая система сотовой связи;

DECT (Digital Enhanced Coldless Communications) – усовершенствованная цифровая беспроводная связь (стандарт);

DTX (Discontinuous Transmission) – система прерывистой передачи речи;

EDACS (Enhanced Digital Access Communications System) – усовершенствованная система связи с цифровым доступом (стандарт);

ERMES (European Radio Message System) – европейский стандарт на передачу сообщений на радиочастотах (стандарт);

ESN (Electronic serial number) – электронный серийный номер;

ETSI (European Telecommunications Standards Institute) – Европейский институт стандартов по телекоммуникациям;

FDMA (Frequency Division Multiple Access) – множественный доступ с частотным разделением каналов;

GPRS (General Packet Radio Service) – пакетная коммутация в СПР;

GPS (Global Positioning System) – глобальная система определения местоположения;

GSM (Global System for Mobile Communications) – глобальная система мобильной связи;

HDTV (High Definition Television) – телевидение высокой четкости;

HLR (Home Location Register) – домашний регистр местоположения;

IEC (International Electrotechnical Commission) – Международная электротехническая комиссия, МЭК;

IMEI (International Mobile Station Equipment Identity) – международный идентификационный номер оборудования подвижной связи;

IMSI (International Mobile Subscriber Identity) – международный идентификационный номер (МИН) подвижного абонента;

INMARSAT (International Maritime Satellite Organization) – Международная организация морской спутниковой связи;

ISDN (Integrated Services Digital Network) – цифровая сеть с интеграцией служб, ЦСИС;

ISO (International Standards Organization) – Международная Организация по стандартизации (ассоциация национальных организаций по стандартизации, обеспечивающая разработку и поддержку глобальных стандартов в сфере коммуникаций и обмена информацией);

LPC (Linear Predictive Code) – линейное кодирование с предсказанием;

MPEG (Motion Pictures Experts Group) – экспертная группа по вопросам движущегося изображения (созданная в 1988 г. по инициативе ISO и IEC группа специалистов, занимающаяся разработкой стандартов на системы записи движущегося изображения); алгоритм сжатия движущихся изображений и звука и группа стандартов на сжатие изображений и звука в системах сжатия данных для записи движущегося изображения;

MPEG 1 – стандарт сжатия изображения и звука, предназначенный для использования при записи на CD-ROM и Video CD; основан на кодировании преобразованием и скорости передачи 1, 15 Мбит/с;

MPEG 2 – стандарт сжатия движущегося изображения и звука, основанный на ступенчатых режимах кодирования и обеспечивающий несколько качественных уровней воспроизведения – от VHS до HDTV;

MPEG 3 – стандарт сжатия движущегося изображения и звука, предназначенный для телевидения с высоким разрешением;

MPEG 4 – стандарт сжатия движущегося изображения и звука, предназначенный для передачи данных с низкой скоростью;

NBC – Национальное бюро стандартов;

NIST – Национальный институт стандартов и технологий;

NSA – управление национальной безопасности;

PA (Power Amplifier) – усилитель мощности;

PCN (Personal Communications Network) – сеть персональной связи;

PCS (Personal Communications Systems) – система персональной связи;

PDN (Packet Data Network) – сеть пакетной передачи;

PDC (Personal Digital Cellular) – персональная цифровая сотовая связь;

PHS (Personal Handyphone System) – система персонального ручного телефона;

PIN (Personal Identification Number) – персональный идентификационный номер;

PUK (Personal Unblocking Key) – персональный код разблокировки;

RTMS (Radio Telephone Mobile System) – мобильная радиотелефонная система;

SIM (Subscriber Identity Module) – модуль идентификации абонентов (SIM-карта);

SMS (Short Message Service) – служба передачи коротких сообщений;

TACS (Total Access Communications System) – общедоступная система связи;

TASI (Time Assignment Speech Interpolation) – интерполяция речи в представляемое время;

TDMA (Time Division Multiple Access) – множественный доступ с временным разделением каналов;

TETRA (Trans European Trunked Radio) – трансъевропейская система транкинговой связи (стандарт);

TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) – временный идентификатор абонента подвижной связи;

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) – универсальная система подвижной связи (СПС);

WAP (Wireless Application Protocol) – протокол беспроводных приложений;

VSAT (Very Small Aperture Terminal) – система связи с малыми спутниковыми терминалами;

VSELP (Vector Sum Excited Linear Prediction) – линейное предсказание с возбуждением векторной суммой.

Введение.

В СПР и ПСС

В районах с относительно высокой плотностью населения радиотелефонная связь с подвижными объектами реализуется посредством наземных систем подвижной радиосвязи (СПРС). В районах с низкой плотностью населения естественно применять системы персональной спутниковой связи (СПСС), предоставляющие пользователю различные услуги связи с помощью персонального абонентского терминала – как правило, вне зоны действия СПРС [1 – 7].

В настоящее время в СПРС и СПСС используются цифровые методы передачи и временное разделение каналов, что позволяет обеспечить:

· повышенную скорость передачи сообщений и высокое быстродействие при смене канала связи;

· одновременную передачу речевых сообщений и данных;

· совместную передачу информационных сообщений и сигналов управления без взаимного мешающего влияния;

· интеграцию существующих и вновь разрабатываемых сетей;

· стабильно высокий уровень разборчивости передаваемых речевых сообщений в условиях всего диапазона дальности связи;

· надежную и технически несложную защиту передаваемых сообщений;

· непрерывный контроль качества функционирования каналов связи.

Некоторые сведения о ПСС

Спутниковые системы связи и передачи данных способны обеспечить необходимую быстроту развертывания и реконфигурации системы, надежность и качество связи, независимость тарифов от расстояния. По спутниковым каналам, обладающим высоким коэффициентом готовности, передаются практически любые виды информации. Сегодня ППС стали неотъемлемой составной частью мировых телекоммуникационных магистралей, связавших страны и континенты [1, 7].

Они успешно используются во многих странах мира и заняли свое достойное место во Взаимоувязанной сети связи России.

В России разрабатываются несколько проектов ППС («Ростелесат», «Сигнал», «Молния Зонд»). Российские предприятия участвуют в нескольких международных проектах персональной спутниковой связи («Iridium», «Globalstar», ICO и др.). В настоящее время прорабатываются конкретные условия применения ППС на территории Российской Федерации и их сопряжения с Взаимоувязанной сети связи России.

Сеть персональной cпутниковой cвязи (CПCC) включает в себя: космический сегмент (орбитальную группировку (ОГ), состоящую из нескольких спутников–ретрансляторов (СР)); наземный сегмент; пользовательский (абонентский) сегмент, осуществляющий связь при помощи абонентского спутникового терминала (АСТ); наземные сети связи, с которыми через интерфейс связи сопрягают шлюзовые станции (ШС) космической связи.

Технические вопросы, связанные с использованием частот и расположением СР на орбитах, обеспечивающих отсутствие взаимных помех друг другу, решаются в рамках МККР и МКРЧ.

В состав любого связного космического аппарата (КА) входят радиоэлектронное оборудование бортового радиотрансляционного комплекса; центральный процессор; антенные системы; система ориентации и стабилизации и т. п. СР ОГ, как правило, размещаются равномерно на определенных орбитах. Число спутников в ОГ определяется из следующих соображений. Если спутник движется по орбите с некоторой скоростью, то время, в течение которого его можно наблюдать из некоторой точки земной поверхности, ограничено. поскольку спутник из зоны видимости. Для поддержания непрерывной связи необходимо, чтобы в тот момент, когда первый спутник покидает зону обслуживания, на смену ему приходил второй, за ним – третий и т. д.

Глобальные СПСС должны держать в поле зрения своих антенн всю поверхность планеты постоянно. Это напоминает принцип сотовой СПР, только роль БС в этом случае играют спутники. Для надежного охвата всей территории необходимо иметь большое количество КА. С увеличением высоты орбиты уменьшается необходимое количество КА, так как увеличивается время и зона видимости КА, что обусловливает снижение стоимости ОГ, но при этом усложняются и удорожаются АСТ из-за увеличения дальности связи. Таким образом, число КА в ОГ определяется на основе компромисса между стоимостью и желаемым объемом услуг связи и ценой АСТ.

Для обеспечения связи на всей территории Земли соседние КА должны связываться между собой и передавать информацию по цепочке, пока она не дойдет до адресата.

Эту задачу выполняют наземные шлюзовые станции (ШС).

Наземный сегментсостоит из центра управления системой (ЦУС), центра запуска КА, центра управления связью и ШС. ЦУС осуществляет слежение за КА, расчет их координат, контроль и управление орбитой отдельного КА, сверку и коррекцию времени и т. д. [1].

Центр управления связью планирует использование ресурса спутника, координируя эту операцию с ЦУС, осуществляет через национальные ШС анализ и контроль связи, а также управление. В нормальных условиях работы ОГ связь с ШС и пользовательскими терминалами осуществляется автономно. В случае вывода отдельного КА из ОГ или при выходе из строя элементов ШС центр переходит в режим поддержания связи с повышенной нагрузкой, а в особых случаях предусматривается также возможность реконфигурирования сети.

ШС состоит из нескольких приемопередающих комплексов, в каждом из которых имеется следящая параболическая антенна. Применение нескольких приемопередающих комплексов позволяет без нарушения связи переходить последовательно от одного КА к другому. Для управления большим потоком информации в состав ШС включены быстродействующие компьютеры, в которых имеется банк данных АСТ. Основной задачей ШС является организация дуплексной телефонной связи, передача факсимильных сообщений, а также данных больших объемов.

Состав пользовательского сегмента определяется номенклатурой предоставляемых СПСС услуг (связь абонентов, имеющих АСТ, между собой; дуплексная связь абонентов с АСТ, с абонентами ТфОП, пейджинговых и сотовых сетей и т. д.).

В последнее время большое внимание уделяется созданию СПСС на основе технологии VSAT, позволяющей изготовлять АСТ с диаметром антенн до 2,5 м. Даже при малой скорости (64 кбит/с) VSAT терминал обеспечивает одновременную передачу нескольких телефонных разговоров, поддерживает обмен данными и факсимильными сообщениями. При необходимости эта скорость может быть увеличена до 512–2048 кбит/с. Большинству пользователей СПСС обычно необходима не высокая скорость передачи данных, а возможность подключения АСТ к различной периферийной аппаратуре.

Все системы глобальной СПСС предлагают примерно одинаковый набор услуг: передача речи, факсимильных сообщений, данных, пейджинг, определение местоположения абонента, глобальный роуминг.

К 2006 году на территории России предусматривается строительство двух станций сопряжения со спутниковой системой IRIDIUM (на 300 тыс. абонентов) и девяти станций сопряжения с системой GLOBALSTAR (на 260 тыс. абонентов). Назначение этих систем и набор предоставляемых ими услуг – телефонная и факсимильная связь, ПД, ПР, определение местоположения абонента, международный роуминг. Качество услуг будет соответствовать качеству услуг, предоставляемых системами стандарта GSM.

Система GLOBALSTAR разработана корпорациями Qualcomm, Loral.

В состав ОГ системы Globalstar входят 48 низкоорбитальных СР, размещенных на восьми круговых орбитах, и 8 резервных КА. Высота орбит над поверхностью Земли составляет 1414 км. Параметры орбиты выбраны так, чтобы обеспечить максимальную частоту обслуживания абонентов в средних широтах. Полярные области (выше 70° с. ш. и 70° ю. ш.) ОГ не обслуживаются [1].

Для охвата заселенной территории земного шара планируется построить порядка 50 станций сопряжения, обеспечивающих максимальное покрытие земной поверхности космическим сегментом системы. На первом этапе развития системы построено 38 станций сопряжения. В России находятся в эксплуатации 3 таких станции: в Московской области, в Новосибирске и в Хабаровске. Эти станции обеспечивают предоставление услуг подвижной связи с высоким качеством обслуживания практически на всей территории России. Система «Globalstar» эксплуатируется в России с мая 2000 года.

В системе Globalstar не предусмотрены межспутниковые связи, однако она рассчитана на постоянное двукратное покрытие земной поверхности, которое позволяет: обеспечить непрерывную связь при переходе абонента из зоны действия одного луча в зону действия другого луча одного и того же спутника и из зоны действия одного спутника в зону действия другого; значительно повысить надежность связи с мобильный абонент (МА) благодаря устранению эффекта затемнения приемной антенны терминала абонента складками рельефа местности за счет когерентного сложения сигналов нескольких спутников, а также сигналов, отраженных от различных препятствий на земной поверхности [4].

Высокое качество телефонной связи достигается благодаря применению широкополосных шумоподобных сигналов (ШПС) с кодовым разделением каналов. Это позволяет использовать один и тот же диапазон частот в каждом из 16 лучей, которые формируются с помощью многолучевых бортовых антенн. Для формирования ШПС используются коды Уолша. Все сигналы формируются одним источником, но каждый имеет свой определенный временной сдвиг относительно пилот-сигнала. При применении ШПС отраженные от посторонних объектов сигналы суммируются с основным сигналом с помощью многоканальных приемников, что значительно повышает помехозащищенность системы и позволяет исключить щелчки в AСT, которые могут быть слышны при переходах из зон.

Пропускная способность каждого канала очень высока благодаря кодовому разделению сигналов и переменной скорости передачи цифрового потока (1200–9699 бит/с), позволяющей обеспечить передачу сигналов служебной информации в паузах речи. Точность определения координат абонентов без участия ШС составляет 10 км, а с участием ШС и СР может достигать 300 м.

ШС состоит из четырех идентичных приемопередающих комплексов, каждый из которых оснащен следящей параболической антенной диаметром 3,4 м. Отсутствие межспутниковых связей в системе Globalstar приводит к значительному росту количества ШС (до нескольких сотен). Задачами ШС являются организация и поддержание каналов связи, а также обеспечение службы определения координат АСТ. Приемники ШС измеряют уровень сигнала, принимаемого от каждого AСT, сравнивают его с пороговым, а затем передают на AСT команду на увеличение или уменьшение его мощности. Эта процедура позволяет выровнять уровни сигналов на входе приемника СР и продлить срок работы батарей AСT [2].

В 2007 году в системе GLOBALSTAR было запущено 8 запасных спутников с целью улучшения качества связи. Также с 2010 года предполагается ввод в эксплуатацию спутников второго поколения, которые будут предоставлять услуги связи по крайней мере до 2025 года.

Система Archimedes разрабатывается под эгидой ESA как системы подвижной радиотелефонной связи и цифрового радиовещания c КА на высокоэллиптической орбите.

Зона обслуживания будет охватывать Европу, Дальний Восток и большую часть Северной Америки (севернее 40° с.ш.).

Разработку системы IRIDIUM компания Motorola начала в конце 80-х годов. В 1993 году для реализации проекта был образован международный консорциум Iridium Inc., преобразованный в 1996 в Iridium LLC.

Система Iridium разработана для связи в любое время между далеко разнесенными на территории земного шара переносимыми в руке станциями без какой-либо априорной информации об их расположении. Система обеспечит создание телефонной сети с цифровой коммутацией и глобальный тональный набор номера, позволяющий связываться с любым ТА в мире. Пользователь получит возможность послать вызов с номера портативного ТА и получить прямое соединение с абонентом. В системе предусмотрен глобальный роуминг. Система обеспечивает 100 % покрытия поверхности Земли, включая полюса.

Система Iridium состоит из четырех основных сегментов: ОГ, сегмента управления и контроля, станций сопряжения и абонентских средств. Через КА сигнал от АСТ пользователя передается на одну из земных станций сопряжения и далее отправляется в ТфОП или сотовые сети [1].

АСТ Iridium обладают хорошей способностью к интеграции. В городах, где существуют сотовые системы связи различных стандартов, нет необходимости использовать спутниковую связь. В этом случае телефон будет работать как сотовый при помощи специально предназначенных для этого сотовых компонентов. В аппаратах производства Motorola это специальные картриджи, обеспечивающие работу в стандартах GSM, TDMA, AMPS, CDMA.

Несмотря на одни и те же несущие каналы, в работе пейджинга и телефонии системы Iridium есть некоторые отличия. Для отправления сообщений на пейджер используется максимальная мощность сигнала, благодаря чему пейджер отлично принимает как на улице, так и в помещении. При поездке в другую страну или в другой конец России для получения сообщений абонент должен уведомить оператора о своем местонахождении, так как земной шар поделен на значительное количество областей и сигнал на пейджер посылается только в три из них. В режиме телефонной связи система сама определяет местонахождение абонента.

Особенностью системы является использование группировки из 77 спутников на низкой орбите, что предотвратит задержки, существующие в других системах при разговорах. Низкоорбитальные КА системы связи Iridium позволяют использовать маломощные переносимые в руке АТ. Наземные ШС обеспечивают интерфейс с коммутируемой ТфОП и определяют маршрут прохождения вызова. В системе имеется центр оперативного управления системой связи и ОГ.

Система Iridium работает аналогично существующим сотовым системам. Фактически двухрежимная телефонная трубка будет иметь возможность работать на частотах, выделенных сотовым системам и системе Iridium с обеими архитектурами связи. После набора номера и посылки вызова сначала будет сделана попытка использовать канал местной сухопутной сотовой системы. Сигнал будет передаваться через КА Iridium только тогда, когда наземная сотовая система недоступна. ШС будут маршрутизировать вызовы через КА ОГ и при необходимости использовать существующую наземную инфраструктуру. В таком виде система Iridium будет дополнять существующие системы.

Система Iridium предоставляет абонентам целый ряд услуг: цифровая голосовая связь, всемирный роуминг, прием-передача факсов и данных со скоростью 2,4 кбит/сек, определение местоположения [5]. АСТ Iridium автоматически регистрируется в зонах уверенного приема сотовых систем различных стандартов, сохраняя при этом свой номер.

На конец 2009 года сеть Iridium насчитывала около 400 000 абонентов.Коммерческие продукты и сервисы Iridium предоставляются в более чем 100 странах.

Система ODYSSEY разработана фирмами TRW и Teleglobe Inc.

В число услуг системы Odyssey входят передача речи, данных, радиовызов, определение местоположения и доставка сообщений. Odyssey обеспечит экономичный подход в предоставлении связи. ОГ из 12 спутников, расположенных в трех наклоненных под углом 55° орбитальных плоскостях на высоте 10354 км, обеспечит непрерывное покрытие заданных регионов. В США в любой момент времени из любой точки всегда будут видны два спутника. Благодаря этому, обеспечиваются большие углы места при прямой видимости и минимизируются эффекты экранирования рельефом местности, деревьями и зданиями [5].

Каждый спутник формирует многолучевую диаграмму направленности антенны, полностью покрывающую сотами заданный регион.

Переносимый в руке экономичный терминал системы Odyssey совместим с сотовыми системами. В нем будет также обеспечена защита от многолучевых замираний. На континентальной части территории США большая часть функций управления спутниками и связью будет размещена в двух ШС: одна на Восточном побережье, другая на Западном.

Логическое расширение СПСС, направленное на включение персональной связи, предполагает использование переносимых в руке АСТ. Эти терминалы должны использовать антенны с широкой диаграммой направленности, позволяющей принимать спутниковые сигналы без предварительной ориентации в пространстве.

Поскольку такая антенна АСТ типа телефонной трубки может принимать сигналы СР из любой точки небосвода, то нет необходимости использовать спутники на геостационарной орбите. Такая идея позволяет рассматривать маловысотные орбиты, при которых уменьшаются энергетические потери и задержка при распространении радиоволн, упрощается конструкция спутника и уменьшается стоимость ОГ [5].

В системе применяются ШПС и метод многостанционного доступа с CDMA. При проектировании системы учитывались основные требования потенциальных пользователей персональных АСТ по обеспечению: дуплексной телефонной связи с применением высококачественного кодирования речи; прямого доступа к системе из любой точки Земли; совместимости с наземными сотовыми системами; услуг пейджинговой связи с буквенно-цифровой передачей данных.

Для обеспечения связи МА с абонентами наземной ТфОП, как и в других системах, используются ШС. В данной системе не используется межспутниковая связь, поэтому зона, обслуживаемая каждым спутником, жестко привязана к определенным регионам земной поверхности [2].

В 1989 году в рамках компании Inmarsat была образована группа для изучение возможностей мобильной спутниковой связи и разработка малогабаритного АСТ. По результатам исследований было принято решение построить систему ICO на базе средневысотных КА. Для организации работ в рамках системы ICO была создана фирма – оператор услуг подвижной персональной связи IСО Global Communications; Inmarsat является одним из крупнейших акционеров ICO.

Первый спутник системы ICO был запущен в апреле 2008 года и до июля 2009 был самым крупным коммерческим спутником в мире. Спутник предназначен для обеспечения широкого набора услуг по передаче голоса, видео и данных. Зона охвата включает континентальную часть США, Аляску, Гавайи и Пуэрто-Рико.

В январе 2009 года было одобрено использование вспомогательного наземного компонента системы.

Следует отметить, что бурное развитие систем мобильной радиосвязи в конце 90-х гг. ХХ века привело в настоящее время к широкому использованию мобильных АТ практически всеми слоями населения. Эта область стремительно развивается, приводя к быстрому моральному старению и отмиранию одних стандартов и видов радиосвязи и рождению других.

 

Список рекомендуемой литературы: [ 3, 5, 8, c. 7– 36, 383– 393; 10, c. 10– 22; 13 ].

Контрольные вопросы

1. Какие системы связи с подвижными объектами занимают доминирующее положение на рынке услуг связи?

2. Какая система получила наибольшее распространение среди наземных систем подвижной радиосвязи?

3. Каково назначение и принцип действия системы персональной спутниковой связи?

4. Укажите основные тенденции развития систем подвижной радиосвязи.

5. Какими достоинствами обладают цифровые методы передачи?

6. Дайте краткую характеристику основным стандартам СПРС.

7. В чем заключается основное достоинство сотовой связи?

8. Почему системы беспроводных телефонов общего пользования составляют значительную конкуренцию сотовым системам связи?

9. Чем системы персонального радиовызова принципиально отличаются от сотовых систем подвижной связи?

10. Охарактеризуйте основные стандарты цифровых сотовых систем подвижной связи второго и третьего поколений.

Понятие о защите информации

Основы конференц-связи

Список рекомендуемой литературы: [ 3, c. 67–72; 4, c.47–54; 5, c. 108–122, 144–152].

Библиографический список

1. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи / Ю.А. Гро­маков. – М.: Эко-Трендз, 1998. – 239 с.

2. Ратынский М.В. Основы сотовой связи / М.В. Ратынский; под ред. Д.Б. Зимина. – М.: Радио и связь, 2000. – 248 с.

3. Шелухин О.И. Цифровая обработка и передача речи / О.И. Шелухин, Н.Ф. Лукьянцев; под ред. О.И. Шелухина. – М.: Радио и связь, 2000. – 456 с.

4. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра: [пер. с англ.] / К. Феер; под ред. В.И. Журавлева. – М.: Радио и связь, 2000. – 520 с.

5. Беллами Дж. Цифровая телефония: [пер. с англ. ] / Дж. Беллами; под ред. А.Н. Берлина, Ю.Н. Чернышова. – М.: Радио и связь, 2004. – 640 с.

6. Иванова Т.И. Абонентские терминалы и компьютерная телефония / Т.И. Иванова. – М.: Эко-Трендз, 1999. – 240 с.

7. Невдяев Л.М. Персональная спутниковая связь / Л.М. Невдяев, А.А. Смир­нов. – М.: Эко-Трендз, 1998. – 216 с.

8. Маковеева М. М. Системы и сети связи с подвижными объектами: учеб. пособие для вузов / М.М.Маковеева, Ю.С. Шинаков – М.: Радио и связь, 2002. – 440 с.

9. Калинцев Ю. К. Конфиденциальность и защита информации: учеб. пособие / Ю.К. Калинцев. – М.: МТУСИ, 1997. – 60 с.

10. Петраков А.В. Защита абонентского телетрафика: учеб. пособие / А.В. Петраков, В.С. Лагутин. – М.: Радио и связь, 2004. – 504 с.

11. Ефимов А. П. Психофизиологические основы звукового вещания: учеб. пособие / А.П. Ефимов. – М.: МТУСИ, 2003. – 92 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие....................................................................................................... 3

Список сокращений........................................................................................... 4

1. Введение. Общие принципы передачи информации в СПР и ПСС..... 8

2. Абонентские терминалы СПР и ПСС.................................................... 25

3. Слуховое восприятие звуковых сигналов............................................. 29

4. Основы формирования речевых сигналов............................................ 36

5. Основы кодирования речевых сигналов................................................ 43

6. Кодирование формы речевых сигналов. ИКМ..................................... 50

7. Кодирование источника речевых сигналов.......................................... 58

8. Обработка информации в современных СПР....................................... 68

9. Оценка качества передачи речевых сигналов...................................... 76

10. Понятие о защите информации от несанкционированного
доступа.............................................................................................................. 81

Библиографический список................................................................... 86

 

Редактор Л. И. Чигвинцева

 

Компьютерная верстка – А. В. Отраднова

 

ИД № 06039 от 12.10.2001

Свод. темплан 2010 г.

Подписано в печать 23.11.10. Формат 60х84 ¹/₁₆. Отпечатано на дупликаторе.

Бумага офсетная. Усл. печ. л. 5,5. Уч.-изд. л. 5,5.

Тираж 150 экз. Заказ 728.

Издательство ОмГТУ. Омск, пр. Мира, 11. Т. 23-02-12

Типография ОмГТУ

 

И. В. Богачков

 

 

Устройства преобразования

И обработки информации

в системах подвижной радиосвязи

 

Учебное пособие

 

Рекомендовано УМО по образованию в области телекоммуникаций

в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов

210400 – Телекоммуникации

 

Омск

Издательство ОмГТУ

2010

УДК 621.395+621.396.93(075)

ББК 32.882+32.884я73

Б 73

 

 

Рецензенты:

Н. И. Горлов, д-р техн. наук, профессор,

зав. каф. «Линии связи» СибГУТИ (г. Новосибирск);

Ю. А. Пальчун, д-р техн. наук, профессор,

академик Метрологической академии, ученый секретарь СНИИМ

 

 

Богачков, И. В.

Б 73 Устройства преобразования и обработки информации в системах подвижной радиосвязи: учеб. пособие / И. В. Богачков. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 88 с.

ISBN 978-5-8149-1005-6

 

Учебное пособие содержит основные сведения, контрольные вопросы и список рекомендуемой литературы по 10 темам в соответствии с программой изучения дисциплины «Устройства преобразования и обработки информации в системах подвижной радиосвязи».

Предназначено для студентов специальности 210402 «Средства связи с подвижными объектами» и программ подготовки бакалавров направления 210400 «Телекоммуникации» всех форм обучения, а также может быть использовано студентами других радиотехнических и связных специальностей всех форм обучения.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета

 

УДК 621.395+621.396.93(075)

ББК 32.882+32.884я73

 

© ГОУ ВПО «Омский государственный

ISBN 978-5-8149-1005-6 технический университет», 2010

Предисловие

Появление и чрезвычайно широкое распространение по всем странам и континентам систем связи с подвижными объектами – результат достижений в области новейших технологий.

Освоение теории и практики систем подвижной связи предполагает необходимость получения широкого спектра знаний об услугах, предоставляемых службами подвижной наземной и спутниковой радиосвязи, о системных требованиях к абонентским терминалам, их качественных характеристиках и схемотехнических решениях, а также о свойствах речевого сигнала (РС), способах представления РС в цифровой форме и речевых кодеках.

Необходимы знания по комплексу вопросов, связанных с физическими основами функционирования у