Стандарт GSM900

Поколение		1G	2G				2.5G	3G	3.5G	4G
Начало разработок		1970	1980				1985	1990	<2000	2000
Реализация		1984	1991				1999	2002	2006—2007	2008—2010
Сервисы		аналоговый стандарт,речевые сообщения	цифровой стандарт, поддержка коротких сообщений (SMS), передача данных со скоростью до 9,6 кбит/с				большая ёмкость, пакетная передача данных	ещё большая ёмкость, скорости до 2 Мбит/с	увеличение скорости сетей третьего поколения	большая ёмкость, IP-ориентированная сеть, поддержка мультимедиа, скорости до сотен мегабит в секунду
Скорость передачи		1,9 кбит/с	9,6-14,4 кбит/с				115кбит/с (1фаза) 384 кбит/с (2 фаза)	2Мбит/с	3-14 Мбит/с	1 Гбит/с
Стандарты ,		AMPS, TACS,NMT	TDMA, CDMA, GSM, PDC			GPRS, EDGE (2.75G), 1xRTT		WCDMA         CDMA2000UMTS	HSDPA	единый стандарт
Сеть данных	PSTN			PSTN	PSTN  сеть пакетной передачи данных			сеть пакетной передачи	сеть пакетной передачи данных	Интернет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стандарт GSM900

 

     GSM (Global System for Mobile Сommunications) — глобальная система подвижной связи.

     Это цифровой стандарт с диапазоном частот 890 — 915 МГц (от телефона к базовой станции) и 935-960 МГц (от базовой стации к телефону).

     Область, накрываемая сетью GSM, разбита на соты шестиугольной  формы. Диаметр каждой шестиугольной  ячейки может быть разным - от 400 м до 50 км. Направленные антенны  установлены на крышах зданий, вышек и т.д.

Особенности.

     Меньшие по сравнению с аналоговыми  стандартами ( NMT-450, AMPS-800 ) размеры и вес телефонных аппаратов при большем времени работы без подзарядки аккумулятора.

     Это достигается в основном  за счет аппаратуры базовой  станции, которая постоянно анализирует уровень сигнала, принимаемого от аппарата абонента. В тех случаях, когда он выше требуемого, на сотовый телефон автоматически подается команда снизить излучаемую мощность.

     Высокая абонентская емкость  сети.

     Низкий уровень индустриальных  помех в данном частотном диапазоне.

     Максимальная защита от подслушивания  и нелегального использования,  что достигается путем применения алгоритмов шифрования с открытым ключом. EFR-технология являет собой усовершенствованную систему кодирования речи. Эта система была разработана фирмой Nokia и впоследствии стала промышленным стандартом кодирования/декодирования для технологии GSM.

     Несколько неестественное звучание  речи, за то нет шипения и  треска.

    Связь устанавливается на расстоянии  не более 35 км от ближайшей  базовой станции даже при использовании  усилителей и направленных антенн. Поэтому для покрытия определённой  площади необходимо большее количество  передатчиков, чем в NMT-450 и AMPS.

     Из этого можно сделать вывод,  что GSM900 несомненно является оптимальным стандартом для крупных индустриальных и густонаселённых районов.

         В 1990 году в Великобритании  были сделаны первые шаги по  внедрению системы мобильной связи, работающей на частоте 1800 МГц. Новая система получила название DCS 1800 (Digital Cellular System - 1800 МГц).

     Япония и США идут своим  путем, развивая собственные стандарты.  Для систем персональной связи в США выделен сходный диапазон - 1900 МГц.

     За последнее время стандарт GSM-900 сделал еще один большой шаг  в своем развитии. Были приняты новые спецификации - фаза 2 и фаза 2+.

  Новые функции принятые в этих спецификациях являются полностью цифровыми и позволяют пользователю работать с еще большей эффективностью. К ним относятся ожидание звонка, удержание звонка, возможность просмотра стоимости разговора и состояния личного счета, а также идентификация входящего вызова. Эти функции расширяют и без того немалый ряд сервисных возможностей стандарта.

      Но все-таки к наиболее важным  изменениям стоит отнести появление  новых кодеров речи и данных. Это EFR (Enhanced Full Rate), Full Rate и Half Rate. До введения спецификации "GSM фаза 2" все сети и, соответственно, аппараты работали на "полной скорости" (Full Rate), что в конце концов стало камнем преткновения - сети не успевали обрабатывать большое количество пользователей и терялось основное назначение сотового телефона - мобильность. С введением EFR и Half Rate ситуация коренным образом изменилась. Пропускная способность сети увеличилась в несколько раз, так как теперь одним каналом передачи сигнала может пользоваться несколько абонентов одновременно. Возросло и качество передаваемой речи за счет более частого общения телефона с базовой станцией.EFR являет собой усовершенствованную систему кодирования речи. Эта система была разработана фирмой Nokia и, впоследствии, стала промышленным стандартом кодирования/декодирования для технологии GSM. Но, как говорится, в бочке меда есть ложка дегтя: при использовании функции EFR аппарат быстрее (на 10%) расходует энергетический запас аккумуляторных батарей, но это с лихвой компенсируется качеством передаваемого сигнала, а также чистотой звучания голоса собеседника.

      Еще одним немаловажным дополнением  стало расширение языковых возможностей "Сервиса Коротких Сообщений" (SMS). Первоначально в SMS использовался только набор латинских букв, однако недавно в стандарте GSM фаза 2+ были введены символы UNICODE, которые включают кириллицу. Операторы использующие данную кодировку могут отправлять мобильным телефонам, поддерживающим кодировку UNICODE, уведомления о голосовой почте, написанные на русском языке.

 

     

Процедура подключения к сети GSM-900.

     Телефон выдается на руки сразу  же после заключения договора  и выплаты первоначального взноса. Размер первоначального платежа  определяется стоимостью телефонного  комплекта, оплатой за подключение к МГТС (плата за подключение с собственным оборудованием увеличивается в два раза), залогом и абонентской оплаты.  Услуги сотовой связи (абонентская плата, плата за разговоры и дополнительные услуги) оплачиваются ежемесячно. В случае, если средства на счету пользователя иссякли - абонентский номер отключается и возобновляет работу только после ликвидации задолженности и установки положительного баланса на личном счете абонента.

 

  Стандарт GSM1800

 

       Данный цифровой стандарт с  диапазоном частот 1710 - 1880 МГц является  модификацией стандарта GSM900.

      Его особенности: максимальная  излучаемая мощность мобильных  телефонов стандарта GSM-1800 - 1Вт  ( для сравнения у GSM900 - 2Вт). Большее время непрерывной работы без подзарядки аккумулятора и снижение неблагоприятного воздействия на потребителя. Высокая защита от подслушивания и нелегального использования номера. Высокая емкость сети, что важно для крупных городов. Возможность использования телефонных аппаратов, работающих в стандартах GSM900 или GSM-1800. Такой аппарат функционирует в сети GSM900, но, попадая в зону GSM-1800, переключается - вручную или автоматически. Это позволяет оператору рациональнее использовать частотный ресурс, а клиентам - экономить деньги за счет низких тарифов. В обеих сетях абонент пользуется одним номером

 

Формат TDMA

 

В системах GSM используется сложная иерархия кадров TDMA, определяющая логические каналы (рис. 2.15). По сути, каждая полоса частот шириной 200 кГц делится на 8 логических каналов, определяемых повторяющимися последовательностями слотов.

На  низшем уровне иерархии находится слот, длительность которого равна 15/26 мс, или  примерно 0,577 мс. При скорости передачи битов 270,833 Кбит/с каждый слот будет иметь длину 156,25 бит. Слот состоит из следующих полей.

 

• Завершитель. Позволяет синхронизировать передачу данных с мобильных устройств, находящихся на разных расстояниях от базовой станции (будет рассмотрено ниже).

 

• Зашифрованные биты. Данные шифруются  в блоки с помощью обычного шифрования 114 открытых битов в 114 зашифрованных битов. Затем зашифрованные биты помещаются в два 57-битовых поля слота.

 

• Захваченные биты. Используются для  указания, содержит ли блок данные или  же он "захвачен" для срочного сигнала управления.

 

• Настроечная последовательность. Используется для настройки параметров приемника  в соответствии с особенностями текущего тракта распространения сигнала, а при многолучевом распространении еще и для выбора наиболее сильного сигнала. Настроечная последовательность является известной комбинацией битов, индивидуальной для каждой ячейки. Она позволяет мобильным устройствам и базовой станции определять, действительно ли пришел принимаемый сигнал с передатчика или же он возник в результате сильных помех.

Кроме того, настроечная последовательность используется для выравнивания сигналов, распространяющихся по множественным траекториям, которое позволяет отделять нужный сигнал от нежелательных отражений. Зная, как изменяется известная настроечная последовательность вследствие многолучевого замирания, в оставшейся части сигнала этот эффект можно компенсировать.

 

• Защитные биты. Используются во избежание  наложения пакетов данных вследствие разных задержек на тракте.

 

 

Рисунок 2.15. Формат кадра GSM

 

Формат  слота, показанный на рис. 2.15, называется нормальным пакетом и несет пользовательские данные (сравните с рис. 2.13, б). Для управления передачей сигналов используются другие форматы пакетов.

Более крупной иерархической единицей являются мультикадры из 26 кадров, в которые обычно собираются 8-слотовые кадры TDMA. Один из кадров мультикадра используется для управления передачей сигналов, а другой пока не используется, т.е. для передачи данных используются 24 кадра. Таким образом, каждому информационному каналу выделяется по одному слоту на кадр и по 24 кадра на каждый мультикадр длительностью 120 мс. Вычислим скорость передачи данных.

 

114 бит/слот х 24  слота/мультикадр / 10  мс/мультикадр = 22,8 Кбит/с .

 

В спецификации GSM допускаются также  информационные каналы половинной скорости передачи данных, когда имеются два информационных канала, каждый из которых занимает один слот в 12 из 26 кадров. При использовании кодеров речи с половинной скоростью передачи данных пропускная способность системы удваивается. Есть также мультикадры, содержащие по 51 кадру, которые используются для управления трафиком.

 

Кодирование речи

 

На  рис. 2.16 показана схема обработки  речевых сигналов для передачи данных по логическому информационному  каналу. Все этапы обработки последовательно  рассмотрены ниже.

 

 

 

Рисунок 2.16. Обработка речевых сигналов в  системе GSM

 

Речевой сигнал сжимается с помощью алгоритма RPE-LPE (Regular Pulse Excited -- Linear Predictive Coder, активизация регулярными импульсами — линейный кодер с предсказанием). Суть алгоритма состоит в том, что для предсказания текущей выборки используются данные из предыдущих выборок. При кодировании каждая выборка представляется в виде линейной комбинации предыдущих выборок и описывается с помощью коэффициентов этой линейной комбинации и закодированной разности предсказанной и действительной выборок. В результате такого кодирования каждые 20 мс получается 260 бит, т.е. приблизительно скорость передачи данных составляет 13 Кбит/с. По качеству речи, воспроизводимой с помощью такого кодирования, биты в 260-битовом блоке можно разделить на три класса.

 

• Класс Iа: 50 бит, наиболее чувствительных к битовым ошибкам.

 

• Класс Ib: 132 бит, умеренно чувствительных к битовым ошибкам.

 

• Класс IIа: 78 бит, минимально чувствительных к битовым ошибкам.

 

Для защиты первых 50 бит используется 3-битовая  циклическая проверка четности с  избыточностью (CRC). При обнаружении ошибки вся выборка отбрасывается и заменяется измененной версией предыдущего блока. Эти 53 бит, 132 бит класса Ib, а также 4-битовая остаточная последовательность затем защищаются сверточным кодом (1, 2, 5), что в итоге дает 189 х 2 = 378 бит. Оставшиеся 78 бит остаются незащищенными и прилагаются к защищенным битам для того, чтобы дополнить блок до 456 бит, что в результате даст скорость передачи данных 456/20 мс = 22,8 Кбит/с, которая является характерной скоростью передачи данных в информационных каналах систем GSM.

 

Для того чтобы защитить передаваемые данные от пакетов ошибок, каждый 456-битовый  блок делится на восемь 57-битовых  блоков, которые передаются в восьми последовательных слотах. Так как  каждый слот может вмещать в себя два 57-битовых блока, в каждом пакете оказываются данные из двух различных  выборок речи.

 

С помощью описанных шагов речевые  данные шифруются по 114 бит за такт, собираются в слоты (сборка пакета) и, наконец, модулируются для передачи. Используемая схема модуляции, OMSK (Gaussian Minimum Shift Keying — гауссова манипуляция с минимальным частотным сдвигом), представляет собой разновидность частотной модуляции (FSK).

 

Кодирование данных

 

Цифровые  данные обрабатываются тем же способом, что применяется к речевым  сигналам. Данные обрабатываются блоками  по 240 бит каждые 20 мс, что дает скорость передачи данных 12 Кбит/с. В зависимости от определения логических каналов реальная поддерживаемая скорость передачи данных может составлять 9,6, 4,8 и 2,4 Кбит/с. Каждый блок дополняется четырьмя остаточными битами. Для получения блока размером 244 х 2 = 488 бит используется сверточный код (1, 2, 5). Затем 32 бит из этого блока опускаются, и в блоке остается 456 бит. Для распределения данных по пакетам используется схема чередования битов, что, опять же, уменьшает влияние импульсных помех. 488 бит распределяются по 22 пакетам следующим образом:

 

• 1-й и 22-й пакеты содержат по 6 бит  каждый;

 

• 2-й и 21-й пакеты содержат по 12 бит  каждый;

 

• 3-й и 20-й пакеты содержат по 18 бит  каждый;

 

• пакеты с 4-го по 19-й содержат по 24 бит  каждый.

 

В результате каждый пакет переносит  информацию из 5 или 6 последовательных блоков данных.

 

Медленная скачкообразная перестройка частоты

 

Выше  было сказано, что информационному  каналу выделяется определенная частота как для передачи, так и для приема данных. Это не совсем верно. В GSM и во многих других сотовых схемах используется технология, известная как медленная скачкообразная перестройка частоты, которая призвана повысить качество сигнала. Каждый следующий кадр TDMA в данном канале переносится на своей несущей частоте. Таким образом, частота передачи изменяется один раз каждые 4,615 мс. Медленная скачкообразная перестройка частоты позволяет скомпенсировать эффект многолучевого замирания, который зависит от несущей частоты. Медленная скачкообразная перестройка частоты позволяет также уменьшить эффект интерференции соседних каналов. Напомним, что эта технология является разновидностью связи с расширенным спектром.

 

Выравнивание  задержек

 

Поскольку мобильные устройства находятся  на разных расстояниях от базовой  станции в пределах одной ячейки, передаваемые ими данные приходят с f разными задержками. Это явление создает проблемы при проектировании системы, так как один кадр TDMA одновременно использует до восьми мобильных устройств. Потому решающее значение имеет синхронизация слотов кадра. Базовая станция передает разным мобильным устройствам управляющие сигналы, которые позволяют синхронизировать распределение слотов. В формате кадра предусмотрены остаточные биты и защитные биты, которые обеспечивают зазор, позволяющий предотвратить перекрывание битов данных из разных слотов. Базовая станция может синхронизировать любое активное мобильное устройство, посылая управляющие сигналы, в которых будет указано, следует ускорить или замедлить отсчет времени.

 

Протокольная  архитектура передачи сигналов GSM

 

Между ключевыми объектами, изображенными  на рис. 2.14, связанными с мобильностью, радиоресурсами и управлением соединением, происходит интенсивный обмен управляющими сообщениями. Подробное описание различных форматов и семантики сообщений заняло бы целую книгу. Здесь будет представлен только краткий обзор структуры, из которого станет видна сложность проектирования систем второго поколения.

 

На  рис. 2.17 обобщаются протоколы, используемые между основными элементами архитектуры сети. Нижний уровень архитектуры предназначен для физической связи между объектами. Между мобильной станцией и базовой станцией-трансивером действует радиосвязь, описанная в предыдущих разделах, посредством которой переносятся данные высших уровней. Между другими объектами используется стандартный цифровой канал со скоростью передачи данных 64 Кбит/с.

 

 

Рисунок 2.17 - Протокольная архитектура передачи сигналов GSM

 

На  канальном уровне используется протокол управления каналом передачи иных (см. рис. 4.3), известный как LAPDm. Он представляет собой модифицированную версию протокола LAPD, определенного для сети ISDN (Integrated Services gital Network — цифровая сеть с интеграцией услуг). Оставшиеся каналы связи пользуют обычный протокол LAPD. По сути, протокол LAPD разработан для образования потенциально ненадежных физических каналов связи в надежные малы передачи данных. Осуществляется это посредством использования циклической проверки четности с избыточностью, которая проводится для обнаружения ошибок, а также автоматического запроса на повторение (ARQ) для повторной передачи поврежденных кадров.

 

Над канальным уровнем размещено  множество протоколов, которые обеспечивают выполнение особых функций, включая перечисленные ниже.

 

• Управление радиоресурсами. Управление установкой, эксплуатацией и удалением радиоканалов, включая переключения.

 

• Управление мобильностью. Процедуры  обновления и регистрации местоположения, а также защита и аутентификация.

 

• Управление соединением. Управление заказом, обслуживанием и завершением  звонков (соединений между пользователями).

 

• Мобильная прикладная часть (mobile application part — MAP). Осуществление передачи большинства сигналов между различными объектами, находящимися в фиксированных точках сети, например между регистром HLR и регистром VLR.

 

• Управление базовой трансиверной станцией. Выполнение различных функций управления и административных функций на базовой трансиверной станции под руководством контроллера базовых станций.

 

MAP находится не непосредственно  над канальным уровнем, а над  двумя промежуточными протоколами, SCCP и МТР. Эти протоколы являются  частью Системы передачи сигналов  номер 7 (SSN7), которая представляет  собой набор протоколов, разработанных  для обеспечения контроля над  передачей сигналов а коммутируемых сетях, таких, как цифровые общественные телекоммуникационные сети. Эти протоколы обеспечивают выполнение общих функций, которые используются различными приложениями, включая MAP.

 

CDMA

 

Code Division Multiple Access - множественный доступ с кодовым делением. В CDMA системах каждый голосовой поток отмечен своим уникальным кодом и передается на одном канале одновременно со многими другими кодированными голосовыми потоками. Принимающая сторона использует тот же код для выделения сигнала из шума. Единственное отличие между множественными голосовыми потоками это уникальный код. Канал, как правило, очень широк и каждый голосовой поток занимает целиком всю ширину диапазона. Эта система использует наборы каналов шириной 1.23МГц. Голос кодируется на скорости 8.55кбит/с, но определение голосовой активности и различные скорости кодирования могут урезать поток данных до 1200бит/с. В системах CDMA могут установливаться очень прочные и защищенные соединения, несмотря на экстремально низкую величину мощности сигнала, теоретически - сигнал может быть слабее чем уровень шума. 
CDMA

Рассмотрим стандарт CDMA IS-95 (cdmaOne) как наиболее широко используемый в настоящее время. Его первая версия была разработана компанией Qualcomm в 1994 г. Аббревиатура IS (interim standard - временной стандарт) используется для учета в TIA, а цифра означает порядковый номер. Из полного названия стандарта TIA/EIA/IS-95 видно, что в его рассмотрении принимал также участие EIA, который объединяет семь крупных организаций США.

Изначально  система связи cdmaOne была предназначена для работы в диапазонах частот 824-849 МГц (обратный канал) и 869-894 МГц (прямой канал) с дуплексным разносом 45 МГц. Общая полоса частот, занимаемая в эфире, - 1,25 МГц.

Передача  речи и данных по стандарту IS-95 осуществляется кадрами длительностью 20 мс. При  этом скорость передачи в пределах сеанса связи может изменяться от 1,2 до 9,6 кбит/с, но в течение одного кадра она остается неизменной. Если количество ошибок в кадре превышает допустимую норму, то искаженный кадр удаляется.

В стандарте CDMA передаваемую информацию кодируют и код превращают в шумоподобный широкополосный сигнал (ШШС) так, что его можно выделить снова, только располагая кодом на приемной стороне. При этом одновременно в широкой полосе частот можно передавать и принимать множество сигналов, которые не мешают друг другу.

Широкополосной  называется система, которая передает сигнал, занимающий очень широкую  полосу частот, значительно превосходящую  ту минимальную ширину полосы частот, которая фактически требуется для передачи информации. В широкополосной системе исходный модулирующий сигнал (например, сигнал телефонного канала) с полосой всего несколько килогерц распределяют в полосе частот, ширина которой может быть несколько мегагерц. Это осуществляется путем двойной модуляции несущей передаваемым информационным сигналом и широкополосным кодирующим сигналом. Основной характеристикой широкополосного сигнала является его база B, определяемая как произведение ширины спектра сигнала F на его период Т. В результате перемножения сигнала источника псевдослучайного шума с информационным сигналом энергия последнего распределяется в широкой полосе частот, т.е. его спектр расширяется.

Информация  может быть введена в широкополосный сигнал (ШПС) несколькими способами. Наиболее известный способ заключается  в наложении информации на широкополосную модулирующую кодовую последовательность перед модуляцией несущей для получения ШШС (рис. 7). Узкополосный сигнал умножается на псевдослучайную последовательность (ПСП) с периодом Т, состоящую из N бит длительностью t0 каждый. В этом случае база ШПС численно равна количеству элементов ПСП.

 

Рис. 7. Схема расширения спектра частот цифровых сообщений

 

Этот  способ пригоден для любой широкополосной системы, в которой для расширения спектра высокочастотного сигнала  применяется цифровая последовательность.

Сущность  широкополосной связи состоит в  расширении полосы частот сигнала, передаче ШПС и выделении из него полезного  сигнала путем преобразования спектра  принятого ШПС в первоначальный спектр информационного сигнала.

Перемножение  принятого сигнала и сигнала  такого же источника псевдослучайного шума (ПСП), который использовался  в передатчике, сжимает спектр полезного  сигнала и одновременно расширяет  спектр фонового шума и других источников интерференционных помех. Результирующий выигрыш в отношении сигнал/шум на выходе приемника есть функция отношения ширины полос широкополосного и базового сигналов: чем больше расширение спектра, тем больше выигрыш. Во временной области - это функция отношения скорости передачи цифрового потока в радиоканале к скорости передачи базового информационного сигнала. Для стандарта 1S-95 отношение составляет 128 раз, или 21 дБ. Это позволяет системе работать при уровне интерференционных помех, превышающих уровень полезного сигнала на 18 дБ, так как обработка сигнала на выходе приемника требует превышения уровня сигнала над уровнем помех всего на 3 дБ. В реальных условиях уровень помех значительно меньше. Кроме того, расширение спектра сигнала (до 1,23 МГц) можно рассматривать как применение методов частотного разнесения приема. Сигнал при распространении в радиотракте подвергается замираниям вследствие многолучевого характера распространения. В частотной области это явление можно представить как воздействие режекторного фильтра с изменяющейся шириной полосы режекции (обычно не более чем на 300 кГц). В стандарте AMPS это соответствует подавлению десяти каналов, а в системе CDMA подавляется лишь около 25% спектра сигнала, что не вызывает особых затруднений при восстановлении сигнала в приемнике.

В стандарте CDMA для кодового разделения каналов используются ортогональные  коды Уолша. Коды Уолша формируются из строк матрицы Уолша:

Особенность этой матрицы состоит в том, что  каждая ее строка ортогональна любой  другой или строке, полученной с  помощью операции логического отрицания. В стандарте IS-95 используется матрица 64-го порядка. Для выделения сигнала на выходе приемника применяется цифровой фильтр. При ортогональных сигналах фильтр можно настроить таким образом, что на его выходе всегда будет логический «0», за исключением случаев, когда принимается сигнал, на который он настроен. Кодирование по Уолшу применяется в прямом канале (от БС к AT) для разделения пользователей. В системах, использующих стандарт IS-95, все АС работают одновременно в одной полосе частот. Согласованные фильтры приемников БС квазиоптимальны в условиях взаимной интерференции между абонентами одной соты и весьма чувствительны к эффекту «далеко- близко». Для максимизации абонентской емкости системы необходимо, чтобы терминалы всех абонентов излучали сигнал такой мощности, которая обеспечила бы одинаковый уровень принимаемых БС сигналов. Чем точнее управление мощностью, тем больше абонентская емкость системы.

В технических решениях компании Qualcomm расширение спектра обеспечивается за счет модуляции сигнала псевдослучайной последовательностью с частотой следования дискретов 1,23 МГц. Более точно эта частота составляет 1,2288 МГц, причем 1228,8 = 9,6х128, так что при частоте информационной битовой последовательности 9,6 кбит/с длительности одного бита соответствует 128 дискретов псевдослучайной модулирующей последовательности. Полоса сигнала с расширенным спектром по уровню 3 дБ составляет 1,23 МГц, причем при помощи цифрового фильтра формируется спектр, близкий к прямоугольному.

Для модуляции сигнала используется три вида функций: «короткая» и «длинная»  ПСП и функции Уолша порядков от 0 до 63. Все они являются общими для базовых и мобильных станций, однако реализуют разные функции (табл. 3).

Таблица 3. Параметры кодовых последовательностей  в стандарте IS-95

 

На  рис. 8 представлены графики функций  Уолша восьми первых порядков. Длина короткой ПСП составляет 215-1 = 32767 знаков, длинной ПСП - 242-1 = 4,4х1012 знаков. Длительность дискрета для всех трех модулирующих функций одинакова и соответствует частоте следования дискретов 1,2288 МГц.

 

Рис. 8. Графики функций Уолша восьми первых порядков

 

В прямом канале (от БС к подвижной, рис. 9) модуляция сигнала функциями  Уолша (бинарная фазовая манипуляция) используется для различения разных физических каналов данной БС; модуляция длинной ПСП (бинарная фазовая манипуляция) - с целью шифрования сообщений; модуляция короткой ПСП (квадратурная фазовая манипуляция двумя ПСП одинакового периода) - для расширения полосы и различения сигналов разных БС.

Рис. 9. Схема обработки сигналов в  передающем тракте базовой станции

 

Различение  сигналов разных станций обеспечивается тем, что все БС используют одну и  ту же пару коротких ПСП, но со сдвигом  на 64 дискрета между разными станциями, т.е. всего в сети 511 кодов; при этом все физические каналы одной БС имеют одну и ту же фазу последовательности.

 

На  БС формируется 4 типа каналов: канал  пилот-сигнала (PI), синхроканал (SYNC), вызывной канал (РСН) и канал трафика (ТСН). Число одновременно передаваемых каналов и их параметры указаны в табл. 4.

Сигналы разных каналов взаимно ортогональны, что гарантирует отсутствие взаимных помех между ними на одной БС. Внутрисистемные помехи в основном возникают от передатчиков других БС, работающих на той же частоте, но с иным циклическим сдвигом.

Излучение пилот-сигнала происходит непрерывно. Для его передачи используют функцию Уолша нулевого порядка (W0). Пилот-сигнал - это сигнал несущей, который используется ПС для выбора рабочей ячейки (по наиболее мощному сигналу), а также в качестве опорного для синхронного детектирования сигналов информационных каналов. Обычно на пилот-сигнале излучается около 20% общей мощности, что позволяет мобильной станции (МС) обеспечить точность выделения несущей частоты и осуществить когерентный прием сигналов.