Сети сотовой радиосвязи: методы передачи и многостанционного доступа, сопряжение с телефонной сетью общего пользования.

Система сотовой связи строится в виде совокупности ячеек, или сот, покрывающих обслуживаемую территорию, например тер­риторию города с пригородами. Ячейки обычно схематически изо­бражают в виде равновеликих правильных шестиугольников

Ячеечная, или сотовая, структура системы непосредственно связана с принципом повторного ис­пользования частот - основным принципом сотовой системы, оп­ределяющим эффективное использование выделенного частотного диапазона и высокую емкость системы.

В центре каждой ячейки находится базовая станция (промежуточное звено между центром коммутации и абонентами), об­служивающая все подвижные станции (абонентские радиотеле­фонные аппараты) в пределах своей ячейки. При переме­щении абонента из одной ячейки в другую происходит передача его обслуживания от одной базовой станции к другой (handover). Все базо­вые станции системы, в свою очередь, замыкаются на центр ком­мутации, с которого имеется выход во Взаимоувязанную сеть свя­зи (ВСС) России, в частности, если дело происходит в городе, - выход в обычную городскую сеть проводной телефонной связи. Система сотовой связи может включать более одного центра коммутации, что может быть обусловлено, в частности, эволюцией развития системы или ограниченностью емкости ком­мутатора. При перемещении абонента из одной системы на территорию другой системы происходит роуминг.

Типы каналов:

Частотный канал - это полоса частот, отводимая для пере­дачи информации одного канала связи.

В стандарте GSM 900 для передачи информации прямого ка­нала отводится полоса 935...960 МГц, а обратного - 890...915 МГц, т.е. дуплексный разнос по частоте также составляет 45 МГц (и для CDMA). Один частотный канал занимает полосу 200 кГц (CDMA – 1250 кГц), так что всего в по­лном диапазоне, с учетом защитных полос, размещается 124 час­тотных канала (CDMA – 20).

Физический канал в системе с множественным доступом на основе временного разделения (TDMA) - это временной слот с оп­ределенным номером в последовательности кадров эфирного интерфейса. Таким образом, в одном частотном канале в стандарте GSM всегда передается информация восьми физических каналов (для CDMA количество физических каналов = 128).

Логические каналы различаются по виду информа­ции, передаваемой в физическом канале. В принципе в физичес­ком канале может быть реализован один из двух видов логических каналов - канал трафика или канал управления; каждый из них, в свою очередь, может в общем случае существовать в одном из не­скольких вариантов.

Понятие множественного доступа связано с организацией совместного использова­ния ограниченного участка спектра многими пользователями.

Различают основные методы множественного доступа:

1. с частотным разделением каналов связи;

2. с временным разделением каналов связи;

3. с кодовым разделением каналов связи.

Множественный доступ с частотным разделением (англий­ское FDMA - Frequency Division Multiple Access) – наиболее простой из трех методов множественного доступа как по своей идее, так и по возможности реализации. В этом методе каждому пользователю на время сеанса связи выделяется своя полоса час­тот (частотный канал), которой он владеет безраздельно. Метод FDMA используется во всех аналоговых системах сотовой связи (системах первого поколения) - это единственный метод, который целесообразно использовать в аналоговых систе­мах, при этом полоса составляет 10...30 кГц. Основное слабое место FDMA - недостаточно эффективное использование полосы частот. Эта эффективность заметно повышается при переходе к более совершенному методу TDMA, что позволяет соответственно повысить емкость системы сотовой связи.

Множественный доступ с временным разделением (англий­ское TDMA - Time Division Multiple Access) также достаточно прост по идее, но значительно сложнее в реализации, чем FDMA. Суть метода TDMA заключается в том, что каждый частотный канал разделяется во времени между несколькими пользователями, т.е. частотный канал по очереди предоставляется нескольким пользо­вателям на определенные промежутки времени. Это возможности реализации нескольких фи­зических каналов в одном частотном. Практическая реализация метода TDMA требует преобразо­вания сигналов в цифровую форму и характерного «сжатия» ин­формации во времени.

Множественный доступ с кодовым разделением (английское CDMA - Code Division Multiple Access). В нем большая группа пользователей (например, от 30 до 50), одновременно ис­пользует общую относительно широкую полосу частот - не менее 1 МГц, но форма элементов каждого канального сигнала фиксирована и различна для разных каналов.

По-существу же метод CDMA достаточно сложен, и не только в отношении принципов построения, но и в плане практиче­ской реализации. Как и TDMA, метод CDMA может быть реализо­ван только в цифровой форме.

Основная особенность метода CDMA - это работа в широкой полосе частот, значительно превышающей полосу сигнала речи, в сочетании с таким кодиро­ванием информации каждого из физических каналов, которое по­зволяет выделять ее из общей широкой полосы, используемой од­новременно всеми физическими каналами. Система связи, реали­зующая CDMA, является системой с расширенным спектром (анг­лийское spread spectrum) - спектр информационного сообщения искусственно расширяется посредством модуляции (кодирования) периодической псевдослучайной последовательностью импульсов с достаточно малым дискретом.