РОЗДІЛ 2
РОЗРОБКА МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ СИСТЕМИ ПЕРЕДАВАННЯ
2.1 Модель передавача
2.1.1 Системи зв’язку з рухомими об’єктами третього покоління. Системи зв’язку
з рухомими об’єктами третього покоління призначені для надання різноманітних
послуг зі швидкостями передавання даних до 2 Мбіт/с [19, 20]. Для забезпечення
передавання даних з такими швидкостями необхідний відповідний радіоінтерфейс.
Радіоінтерфейс – це метод багатостанційного доступу, режим дуплексу, метод
модуляції, спосіб завадостійкого кодування та інше, що відноситься до фізичного
рівня.
Міжнародний союз електрозв’язку (ITU) запропонував розробити єдину для всіх
регіонів систему третього покоління IMT-2000 з єдиним радіоінтерфейсом. Проте
було розроблено декілька варіантів системи і ITU взяв на себе роботу з
узгодження запропонованих варіантів. В результаті було узгоджено та
стандартизовано декілька систем зв’язку з рухомими об’єктами третього
покоління, основні риси яких представлені у табл. 2.1.
Головна увага прикута до систем cdma2000 та UMTS, оскільки в цих системах
використовуються широкосмугові сигнали. Перша була запропонована США (ANSI),
друга – Європою (ETSI). Стандарт cdma2000 забезпечує поступовий еволюційний
перехід від систем другого покоління IS-95 до систем cdma2000 1X, потім до
систем cdma2000 3X, cdma2000 6X, cdma2000 9X та cdma2000 12X, оскільки
радіоінтерфейс cdma2000 сумісний з радіоінтерфейсом IS-95 [21]. Позначення 1X,
3X, 6X, 9X та 12X показують розширення необхідної для роботи системи смуги
частот. Так, для роботи системи cdma2000 1X необхідна така ж смуга, як і для
системи IS-95 (1,25 МГц), а для системи cdma2000 3X утричі більша.
Таблиця 2.1
Системи зв'язку з рухомими об’єктами третього покоління
Назва
системи
Метод
доступу
Сегменти
Режим
дуплексу
Призначення
Швидкість
передавання, кбіт/с
UMTS
Direct
sequence
CDMA
наземний
FDD
Рухомий зв’язок
до 384
TDD
Фіксований зв’язок
до 2048
супутниковий
FDD
Рухомий зв’язок
до 144
cdma2000
Multi carrier CDMA
наземний
FDD
Рухомий зв’язок
до 384
Фіксований зв’язок
до 2048
UWC-136
TDMA
наземний
FDD
Рухомий зв’язок
до 384
FDD/TDD
Фіксований зв’язок
до 2048
DECT
FDMA
TDMA
наземний
TDD
Безпроводовий малорухомий та фіксований зв’язок у межах 300 м від базової
станції
до 3456
Базою для переходу до UMTS є мережі GSM [20]. Але радіоінтерфейси цих систем не
є сумісними, тобто такий перехід вимагає повної заміни парку базових станцій,
чого не вимагається робити при переході від IS-95 до cdma2000 1X. Але ще
важливішою проблемою переходу від GSM до UMTS є необхідність негайного та
значного розширення мінімально необхідної для роботи системи смуги частот від
1,6 МГц до 10 МГц. З іншого боку, система cdma2000 1X не є повноцінною системою
третього покоління, а є проміжним поколінням систем зв’язку з рухомими
об’єктами послуги яких подібні до послуг GSM: HSCSD, GPRS та EDGE.
Головна відмінність між системами cdma2000 та UMTS у типі широкосмугових
сигналів, що використовуються. У системі cdma2000 використовуються
багаточастотні широкосмугові сигнали, а у UMTS – широкосмугові сигнали з прямим
розширенням спектру. Проте на кожному несівному коливанню багаточастотного
широкосмугового сигналу здійснюється пряме розширення спектру. Тому
багаточастотні широкосмугові сигнали можна розглядати як декілька паралельно
переданих сигналів з прямим розширенням спектру. Унаслідок цього приймач
багаточастотного широкосмугового сигналу являє собою декілька паралельних
приймачів сигналів з прямим розширенням спектру. Тому у цій роботі будуть
розглядатися широкосмугові сигнали з прямим розширенням спектру та
радіоінтерфейс системи UMTS взагалі.
2.1.2 Загальна характеристика радіоінтерфейсу наземного сегменту UMTS. Як
випливає з табл. 2.1, система UMTS може надавати послуги як наземного рухомого
зв’язку, так і супутникового рухомого зв’язку. Радіоінтерфейси наземного та
супутникового сегментів є сумісними, що дозволяє достатньо просто здійснювати
естафетне передавання між цими сегментами [22]. Проте супутниковий сегмент
системи UMTS та інші проекти супутникових систем зв’язку з рухомими об’єктами
третього покоління – це справа майбутнього, оскільки, як показала практика
розгортання систем Iridium та GlobalStar, комерційний успіх подібних систем –
це дуже великий ризик.
Система UMTS здатна надавати послуги рухомого зв’язку у режимі частотного
дуплексу (FDD) та фіксованого зв’язку у режимі часового дуплексу (TDD).
Оскільки радіоінтерфейси та умови розповсюдження сигналів каналами зв’язку у
цих двох режимів системи відрізняються, їх не можна розглядати з загальних
позицій. У роботі розглядається режим рухомого зв’язку, оскільки основне
призначення систем третього покоління – це зв’язок з рухомими об’єктами. Окрім
того, умови розповсюдження у режимі рухомості значно складніші, а тому аналіз
системи передавання у режимі рухомості викликає значний інтерес.
Радіоінтерфейс системи UMTS у режимі частотного дуплексу позначається як
UTRAN/FDD [23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30]. Цей радіоінтерфейс утворює мережу
радіодоступу, і для нього характерні наступні особливості:
багатостанційний доступ з кодовим розділенням (CDMA);
пряме розширення спектру (Direct Sequence CDMA);
змінний коефіцієнт розширення спектру;
завадостійкий згортковий код або турбо-код;
мультикодовий режим;
передавання пілот-сигналу в обох напрямках;
модуляція ФМ-4;
частотний дуплекс (FDD);
необхідна для роботи смуга частот – 2ґ5 МГц.
Кодове розділення ґрунтується на використанні широкосмугових сигналів, які
дозволяють здійснювати ефективну обробку сигналів у разі багатопро
- Київ+380960830922