Cтраница 3
Каждое изменение кода можно образно представить как барьер, ограничивающий по тем или иным причинам доступ к определенному сообщению. В целях конфиденциальности используются псевдослучайные коды максимальной длины с 42-разрядным регистром сдвига. В системе со скоростью передачи 1 2288 миллионов элементарных сигналов в секунду такой код повторяется с периодом приблизительно в 41 день. Системы, соответствующие стандарту IS-95, используют идентичное оборудование для кодирования для всех базовых станций и мобильных устройств. В целях конфиденциальности каждое мобильное устройство получает уникальную модификацию кода со сдвигом по фазе или во времени. Пользователям, которые связываются между собой, не нужно знать кодовые модификации друг друга, поскольку базовая станция производит демодуляцию и повторную модуляцию всех обрабатываемых сигналов. Значение скорости передачи данных в канале ( 19 2 Кбит / с) перед кодированием не является окончательным. [31]
Данный код используется для распределения по каналам с последующим расширением спектра. Набор кодов Уолша характеризуется матрицей 64 х 64, где каждая строка соответствует отдельному коду. Как показано на рис. 12.40, один из 64 кодов суммируется по модулю 2 с защищаемой двоичной последовательностью. Поскольку элементы набора кодов Уолша взаимно ортогональны, их применение позволяет разделить прямой канал связи на 64 ортогональных сигнала. Канал 0 используется для проверки когерентности получения данных мобильным устройством. Канал 32 применяется для синхронизации, а также, по крайней мере, один канал резервируется в качестве поискового. Следовательно, для передачи данных доступен 61 канал. Защита Уолша применяется в системах со скоростью передачи 1 2288 миллионов элементарных сигналов в секунду. Таким образом, в процессе связи базовая станция-мобильное устройство каждый бит в канале ( скорость передачи 19 2 Кбит / с) преобразуется в 64 элементарных сигнала Уолша. Конечная скорость передачи составляет 1 2288 миллионов элементарных сигналов в секунду. Выходной сигнал будет отличным от нуля только в том случае, если приемник использует правильный код для доступа к каналу пользователя. Применение правильного кода дает на выходе некоторое ненулевое значение А, которое позволяет открыть дверь канала. [32]
Время начала передачи мобильным терминалом определяется первым компонентом многолучевого сигнала, который используется для демодуляции. Мобильное устройство не учитывает время задержки распространения и не вносит соответствующих поправок в параметры передаваемого сигнала. Вместо этого базовая станция постоянно выполняет поиск обратных каналов связи. Мобильное устройство прослушивает поисковый канал, ожидая отклика базовой станции. Если отклик не получен ( во время использования канала доступа может возникнуть конфликтная ситуация), мобильное устройство повторяет попытку после паузы псевдослучайной длительности. [33]
Во время телефонного разговора мобильное устройство может детектировать альтернативный контрольный сигнал, более сильный по сравнению с используемым, В этом случае на базовую станцию отправляется контрольное сообщение, содержащее информацию о новой станции с более мощным сигналом, а также запрос на плавный переход. Контроллер BSC связывается с новой базовой станцией и получает код Уолша. Этот код пересылается мобильному устройству через исходную базовую станцию. В это время также поддерживается связь между контроллером BSC и двумя базовыми станциями. Мобильное устройство совмещает голосовые сигналы, получаемые от двух станций, используя соответствующие контрольные сигналы в качестве когерентных фазовых эталонов. Прием одновременно двух сигналов, которые для мобильного устройства аналогичны двум многолучевым компонентам, обеспечивается RAKE-приемником. Сигналы мобильного устройства, поступающие на контроллер BSC, являются некогерентными. После сравнения двух полученных сигналов контроллером выбирается более качественный. Исходная базовая станция прекращает поддержку звонка только после того, как установлено соединение в новой ячейке. Подобная двойная поддержка связи снижает вероятность разрыва соединения и значительно улучшает качество связи на границе двух ячеек. [34]
В то же время существуют методы улучшения отношения SNR в каналах с замиранием, которые эффективнее и мощнее кодов с повторениями. Уникальный метод борьбы с ухудшением - это кодирование с коррекцией ошибок, поскольку он направлен не на обеспечение большей энергии сигнала, а на снижение требуемого EJN0, необходимого для достижения желаемой вероятности ошибки. Применение кодирования с коррекцией ошибок совместно с чередованием [19, 46-51] - это, пожалуй, наиболее распространенная схема улучшения рабочих характеристик системы в среде с замиранием. Следует отметить, что механизм рассеивания ошибок во время замирания посредством разнесения во времени зависит от движения переносного устройства. Чем больше скорость мобильного устройства, тем эффективнее эта схема; при низких скоростях эффективность мала. [35]
Базовая станция постоянно передает калибровочную постоянную ( которая определяется уровнем E1RP), используя синхронизационный канал. Эта информация позволяет мобильному устройству регулировать выходную мощность таким образом, чтобы мощность сигнала, полученного базовой станцией, не отличалась от сигналов других пользователей. Рассмотрим пример использования такого алгоритма. Данное значение зависит от EIRP базовой станции. До начала процесса передачи мобильное устройство с помощью схемы автоматической регулировки усиления ( automatic gain control - AGC) приемника определяет мощность, переданную по прямому каналу. [36]
После того как мобильное устройство завершает поиск и настраивается на наиболее мощный контрольный сигнал, производится синхронизация с одним из 512 уникальных адресов базовых станций. Теперь мобильное устройство может выполнить сужение любого сигнала, поступающего от базовой станции. Однако для использования каналов передачи данных, доступа и поиска необходима синхронизация во времени с системой. При использовании контрольного сигнала в качестве эталона мобильное устройство когерентно демодулирует сигнал синхронизационного канала ( 32-ричный код Уолша), который станция передает постоянно. Наиболее важной является информация о состоянии длинного кода в течение последующих 320 мс, что дает мобильному устройству время декодировать данные, заполнять регистры и синхронизироваться во времени с системой. Данный длинный код принадлежит группе кодов, используемых для каналов поиска и доступа. [37]
Во время телефонного разговора мобильное устройство может детектировать альтернативный контрольный сигнал, более сильный по сравнению с используемым, В этом случае на базовую станцию отправляется контрольное сообщение, содержащее информацию о новой станции с более мощным сигналом, а также запрос на плавный переход. Контроллер BSC связывается с новой базовой станцией и получает код Уолша. Этот код пересылается мобильному устройству через исходную базовую станцию. В это время также поддерживается связь между контроллером BSC и двумя базовыми станциями. Мобильное устройство совмещает голосовые сигналы, получаемые от двух станций, используя соответствующие контрольные сигналы в качестве когерентных фазовых эталонов. Прием одновременно двух сигналов, которые для мобильного устройства аналогичны двум многолучевым компонентам, обеспечивается RAKE-приемником. Сигналы мобильного устройства, поступающие на контроллер BSC, являются некогерентными. После сравнения двух полученных сигналов контроллером выбирается более качественный. Исходная базовая станция прекращает поддержку звонка только после того, как установлено соединение в новой ячейке. Подобная двойная поддержка связи снижает вероятность разрыва соединения и значительно улучшает качество связи на границе двух ячеек. [38]
В настоящее врмя серийно выпускаются автомобильные магнитофонные проигрыватели, имеющие усилители воспроизведения и мощности, однако прием радиопрограмм остается необходимой функцией радиоаппаратуры в автомобиле, так как дает потребителю информацию, которая не может быть обеспечена магнитофонными записями. Использование в автомобиле раздельно магнитофонного проигрывателя и радиоприемного устройства хотя и возможно, но и имеет ряд эксплуатационных неудобств, в первую очередь связанных - с ограничением в салоне свободного места для их установки. Поэтому совмещение функций воспроизведения магнитных записей и приема радиовещания в одном устройстве - автомагнитоле представляет определенные удобства при ее эксплуатации. При этом автомобильная магнитола по своим габаритам не должна превышать, по крайней мере значительно, обычных автомобильных радиовещательных приемников. При современном все более интенсивном автомобильном движении, усложнении дорожных ситуаций, повышении требований к постоянной готовности водителя к экстремальным действиям недопустимо отвлечение водителя от его главной задачи - безопасного вождения автомобиля. Поэтому управление различными радиоустройствами в автомобиле, в том числе и магнитофонным проигрывателем или магнитолой, должно быть максимально автоматизировано, сведено к минимальным временным затратам, должно быть надежным, простым и четким в функциональном отношении. Если для обычного кассетного магнитофона допустим запуск в работу по стандартной схеме - подъем кассетоприемника, загрузка в него кассеты, установка кассеты в рабочее положение, нажатие клавиши Рабочий ход и обратная последовательность действий по окончании воспроизведения, а в комбинированных устройствах дополнительно выбор рода работы кнопкой, клавишей или переключателем, то в авто - 4 мобильных устройствах все эти функции должны выполняться одним действием - простой вставкой кассеты. Это условие соблюдается в подавляющем большинстве автомобильных магнитол и магнитофонов. Кассеты загружаются в специальную рабочую щель на лицевой панели магнитолы. [39]
Во время телефонного разговора мобильное устройство может детектировать альтернативный контрольный сигнал, более сильный по сравнению с используемым, В этом случае на базовую станцию отправляется контрольное сообщение, содержащее информацию о новой станции с более мощным сигналом, а также запрос на плавный переход. Контроллер BSC связывается с новой базовой станцией и получает код Уолша. Этот код пересылается мобильному устройству через исходную базовую станцию. В это время также поддерживается связь между контроллером BSC и двумя базовыми станциями. Мобильное устройство совмещает голосовые сигналы, получаемые от двух станций, используя соответствующие контрольные сигналы в качестве когерентных фазовых эталонов. Прием одновременно двух сигналов, которые для мобильного устройства аналогичны двум многолучевым компонентам, обеспечивается RAKE-приемником. Сигналы мобильного устройства, поступающие на контроллер BSC, являются некогерентными. После сравнения двух полученных сигналов контроллером выбирается более качественный. Исходная базовая станция прекращает поддержку звонка только после того, как установлено соединение в новой ячейке. Подобная двойная поддержка связи снижает вероятность разрыва соединения и значительно улучшает качество связи на границе двух ячеек. [40]
В каждых шести сигналах Уолша два бита данных заменяются битами регулировки мощности. Сигналы Уолша передаются со скоростью 4800 сигналов / с; следовательно, скорость передачи битов регулировки мощности должна равняться 800 бит / с. Таким образом, в каждом кадре длительностью 20 мс содержится 16 регулирующих битов. Наиболее важным преимуществом скоростного и высокоточного регулирования мощности по обратной связи является значительное снижение средней мощности передачи в обратном канале. При использовании аналоговых радиосистем передаваемая мощность постоянна и достаточна для поддержания связи даже в случае замирания. Следовательно, в большинстве случаев аналоговые радиоустройства используют избыточную мощность сигнала. Системы CDMA позволяют установить мощность выходного сигнала мобильного устройства на уровне, достаточном для поддержания обратного канала. [41]
Система CDMA - это система, ограниченная интерференцией, поскольку появление дополнительного пользователя ведет к увеличению общего уровня интерференции сигналов, принимаемых базовой станцией. Интерференция, вносимая отдельным мобильным радиоустройством, зависит от мощности, уровня синхронизации, а также от взаимной корреляции с другими сигналами CDMA. Допустимое количество каналов системы CDMA зависит от допустимого уровня интерференции. Предположим, что обе системы используют для связи полосу частот ограниченной ширины. В случае единичной ячейки при постепенном заполнении временных интервалов TDMA сигнал, поступающий на базовую станцию, не интерферирует с сигналами других мобильных радиоустройств. Количество активных пользователей TDMA может увеличиваться до полного заполнения всех доступных временных интервалов. После этого использование дополнительных интервалов приводит к возрастанию интерференции свыше допустимого уровня. Для систем CDMA при активизации каждого из пользователей уровень интерференции сигналов, получаемых базовой станцией, возрастает. Дополнительная интерференция, вносимая отдельным мобильным устройством, зависит от его мощности, синхронизации во времени, а также от взаимной корреляции с кодовыми сигналами других устройств. Как видно из рис. 12.39, способность к адаптации системы, возможности которой ограничены интерференцией, значительно выше, чем в случае ограничений, связанных с пространственным фактором. К примеру, в праздничные дни, когда нагрузка телефонных сетей значительно возрастает, операционный центр системы CDMA может принять решение о повышении допустимого порога интерференции, чтобы увеличить количество активных пользователей. В случае системы, ограниченной пространством, такое просто невозможно. [42]