Оценка емкости сети системы с расширенным спектром.

емкость сети сотовой связи на базе технологии CDMA пропорциональна коэф. расширения спектра, т.е.:

n-1=Gp/SNRтреб=(W/R) / (Eb/N)треб (1), где:

Gp=W/R- это коэф расширения спектра (выигрыш при корр.обработке)

n- количество одновременно обслуживаемых абонентов в пределах одной БС.

емкость сети CDMA ограничивается уровнем интерф-и, обусловленной другими МС, одновременно занимающими одну и ту же полосу частот. При передаче голоса в радиоканале от 40 до 60 % составляют паузы между речевыми сообщениями. Т.к. во время пауз излучение МС отсутствует, то энергия приходящаяся на 1 бит: Eb=Ps*a/R (2), где

a- коэффициент речевой активности, a=0.4-0.6

Тогда с учетом (2) емкость сети CDMA можно определить как: n=(W/R)/a*SNRтреб (3)

Обычно БС имеет не одну антенну с круговой ДН, а 3 антенны с направленными ДН или более (4,6 или как исключение 12)

В случае исп-я секторных антенн на БС емкость БС определяется как:

n=(W/R)/a*SNRтреб *ma (4), где:

ma-коэффициент секторизации, кот.в идеале равен кол-ву секторов на БС, однако на практике из-за отклонения реальных характеристик антенн, а именно:

- частичное взаимное перекрытие основных лепестков ДН секторных антенн

- паразитное влияние боковых лепестков, ma достигает своего мах значения только в односекторной соте.В 3-х секторной соте действующее значение ma составляет около 85% от своего максимума.

До сих пор мы предполагали, что БС действует изолированно от других БС. Если рассматривать сеть БС, чтоо на практике и имеет место, то необходимо учесть так же влияние соседних секторов БС на работу собственного сектора БС

Как показали исследования вклад доп.интерф-ых шумов от соседних секторов БС составляет порядка 35% интерф-х шумов в собственном секторе БС, т.е:

Nсум=N0+I0+I₀взаим=N₀+1.35I₀ (5)

С учетом этого при оценке емкости собственной БС необходимо ввести коэффициент Fe, учитывающий влияние соседних БС. Тогда емкость сети CDMA можно определить как:

n=(W/R)/a*SNRтреб *ma*Fe (6)

если принять уровень интерф-х шумов от соседних БС как 0.35I₀, то значение Fe будет составлять: Fe =0.65

Точная синхронизация

Среди схем осуществляющих точную синхронизацию в системах с расширенным спектром различают:

А)Когерентные контуры слежения

Б)Некогерентные контуры слежения

Когерентный контур - заранее известна частота несущего колебания принимаемого сигнала.

В сис-мах связи на основе CDMA исп-ся некогерентные контуры слежения. Среди них различают:

А)Контур автоподстройки по задержке

Б) Контуры внесения искусственных флуктуаций

 

Рассмотрим осуществления точной синхронизации некогерентного контура автоподстройки по задержке, упрощенная блок-схема:

Вначале этого этапа синхронизации временное рассогласование кодовых сигналов лежит в пределах длительности одного чипа кодового сигнала. Процедура осуществления точной синхронизации происходит следующим образом:

1) Ген-р кодсигнала формирует опорное ПСП 2-х типов с опережением и запаздыванием относительно принимаемого код.сигнала.

Поэтому сигналы на выходе соответственных перемножителей:

Vзап(t)= A_Lx(t-Td)g(t+τ)g(t+∆τ+τ-Tk/2)Cos(w0(t-Td)+φ)

Vоп(t)= A_Lx(t-Td)g(t+τ)g(t+∆τ+τ+Tk/2)Cos(w0(t-Td)+φ)

Проходя через фильтр ширина полосы пропускания которого существенно уже чем ширина спектра ПСП огибающие сигнала Vзап(t) Vоп(t) будут усредняться. В то же время среднее значение произведений:

g(t+τ)g(t+∆τ+τ ± Tk/2) представляют собой АКФ кодовых

2) Детекторы огибающей выделяют огибающую сигналов:Vзап и Vоп в связи с чем исключается модуляция принимаемого сигнала, поэтому на выходе детекторов получим:

Uз(t)= A_Lx(t-Td)|Ra(∆τ+τ-Tk/2)|

Uо(t)= A_Lx(t-Td)|Ra(∆τ+τ+Tk/2)|

Следовательно управляющий сигнал y(τ) на выходе сумматора будет определяться разностью 2-х АКФ:

y(t)=Uз(t)-Uо(t)= |Ra(∆τ+τ-Tk/2)|-|Ra(∆τ+τ+Tk/2)|

 

 

Организация абонентского доступа в стандарте IMT - MC

В течении штатного функционирования системы IMT-MC МС может находится в одном из следующих режимов:

1) инициализация МС

2) ожидание

3) доступ в систему

4) контроль канала трафика

Рассмотрим каждый из этих режимов более подробно:

Инициализация

После вкл питания МС приступает к

А) МС определяет с каким типом системы CDMA она будет работать (IS-95 или IMT-MC) После принятия решения МС определяет значение несущей, сканируя в пределах выделенной полосы частот и переходит к этапу (Б)

Б) Синхронизация по сигналу пилотного канала

МС осущ-ет поиск наиболее мощного пилот-сигнала БС, подстраивает под этот сигнал циклические сдвиги коротких ПСП, тем самым синхронизируется с БС. На выполнение данного этапа отводится строго определенный отрезок времени, если в течении этого времени захвата пилот-сигнала непроисходит, то МС возвращается к предыдущему этапу, если происходит, то МС переходит к сканированию канала синхронизации, используя тот же циклический сдвиг короткой ПСП, что и пилот-сигнал

В) Выделение синхро-сигнала

При захвате синхросигнала МС получает доступ к следующей информации:

точное время в системе; идентификаторы БС и MSC; параметры длинной ПСП; значение мощности сигнала в пилотном канале; скорость передачи данных в канале пейджинга

На этап (В) так же отводится строгий отрезок времени, если МС не удается принять синхросообщение, то возврат к предыдущему этапу, иначе переходим в режим ожидания

Ожидание

МС осуществляет просмотр канала пейджинга. Данная процедура, целью которой является прием сообщений пейджинг-канала выполняется в 3-х режимах:

А)непрерывный просмотр

Б) МС «договаривается» с БС в какой промежуток времени ей будут передаваться сообщения канала пейджинга

В) для каждой МС передаются лишь 2 битовые последовательности –индикаторы того, следует ли МС продолжать слежение за пейджинг-каналом или нет.

Переход в режим Б) дает экономию в энергопотреблении в 4 раза, в В) еще в 4 раза.

Режим доступа

Переход МС из режима ожидания в режим доступа происходит в результате одного из следующих событий:

1) Прием МС сообщения по каналу вызова, которое требует либо подтверждения, либо ответа

2) Инициирование вызова со стороны МС

3) Осуществление МС регистрации в сети

МС и БС обмениваются сообщениями по каналу пейджинга (down-link) и каналу доступа (up-link). В зависимости от причины перехода в режим доступа МС выполняет одну из следующих процедур:

А) Обновление информации полученной в сообщении типа заголовок

Б) Ответ на вызов

В) инициирование вызова со стороны МС

Г) Регистрация

Д) Ответ на команду или сообщение БС

 

 

3) Зависимость управляющего сигнала y(τ) от τ имеет следующий вид:

Если y(t)>0, то этот положительный управляющий сигнал указывает ГУН ↑ f следования ПСП,что в свою очередь приводит к ↓ задержки τ, если y(t)<0, то все наоборот, т.е. этот отрицательный управляющий сигнал указывает ГУН ↓f следования ПСП и время задержки τ возрастает.

Процесс осуществления точной синхронизации считается завершенным, если в результате найденного значения τ произведение g(t+τ)g(t+∆τ+τ ± Tk/2) =1, что дает в итоге на выходе коррелятора суженный сигнал Z(t), в последствии Z(t) подается на вход обычного демодулятора данных.

Недостатком данной схемы сопровождения является то, что цепи опережения и запаздывания должны быть точно синхронизированы, иначе y(t) будет сдвинут по фазе и соответственно его значение будет не нулевым, при нулевой ошибке

 

Регистрация МС (соединение с БС)

Поскольку возможно установление нескольких МС с одной и той же БС, то возникает проблема столкновений.

В IMT-MC данная проблема решается 2-мя способами:

1) БС организует раздельную работу МС путем назначения им различных каналов доступа, установив некоторое значение параметра ACC_CHAN в сообщениях о параметрах доступа. В этом случае МС случайным образом выбирает номер канала доступа в интервале от 1 до ACC_CHAN

2) Второй способ заключается в рандоминизации времени передачи сообщений различных МС. Суть этого способа соединения с Б основана на таком понятии как попытка доступа. Каждая попытка доступа включает последовательность проб, т.е. передач с нарастающей мощностью(см. рис).

После излучения запросного пакета МС ожидает ответа подтверждения от БС в течении опред.времени. Если ответное сообщение на запрос будет получено за время ожидания, то попытка доступа считается успешной, если подтверждение не получено, то МС ↑свою мощность и снова запрашивает доступ в случайное время.