1 Ресурс связи

Создание любой беспроводной системы связи всегда подразумевает использование некоторого ресурса связи и эффективность такой системы связи в первую очередь оценивается эффективностью использования ее ресурса связи.

Ресурсом связи называется совокупность времени и ширины полосы частот доступной для передачи и излучения в радиоканале.

В беспроводной системе связи критерием эффективности использования ресурса связи является достижение максимальной пропускной способности (общей скорости передачи данных) в радиоканалах беспроводной системы связи.

Существует лишь 3 способа увеличения пропускной способности. Первые 2 непосредственно следуют из уравнения Шеннона: , бит/сек, где

-ширина полосы канала

- отношение сигнал/шум.

Таким образом для увеличения пропускной способности необходимо:

1)      Увеличить

2)      Увеличить

Третий способ увеличения С заключается в увеличении эффективности доступа  к ресурсу связи. Последнее означает необходимость такого планирования распределения ресурса связи между пользователями беспроводной системы связи, при котором такие показатели как время излучения сигнала и частота излучения использовались бы максимально эффективно.

Распределение ресурса связи в свою очередь задается методом множественного доступа, под которым понимается способ объединения сигналов различных пользователей для совместного использования ресурса связи. Среди методов множественного доступа принято выделять:

1)      FDMA- множественный доступ с частотным разделением .

В этом случае пользователю выделяются определенные поддиапазоны используемой  полосы частот.

2)      TDMA- множественный доступ с временным разделением .

Пользователю выделяются периодически временные интервалы фиксированной полосы частот

3)      CDMA-множественный доступ с кодовым разделением

Пользователю выделяются определенные элементы набора ортогонально (либо почти ортогонально) распределенных спектральных кодов, каждый из которых использует весь диапазон частот выделенный для системы связи

4)      SDMA- множественный доступ…

В этом случае  с помощью антенной системы с несколькими узкими диаграммами излучения (smart-антенны) радиосигналы разделяются и направляются в разные стороны, данный метод допускает многократное использование одного частотного диапазона и наибольшее распространение нашел в спутниковых системах связи.

 

5)      PDMA- множественный доступ с поляризационным разделением

В данном случае разделение сигналов основывается на избирательности приемных антенн к положению вектора направленности Эл. Поля( вертикальная, горизонтальная, линейная поляризация)  или к направлению  вращения вектора направленности Эл.поля- вправо или влево- эллиптическая поляризация. Это свойство электромагнитной волны позволяет использовать один и тот же частотный диапазон при организации нескольких каналов .

Данный метод наибольшее распространение нашел в радиорелейной связи и спутниковой, а так же сотовой связи, GSM.

 

При построении современных сотовых систем связи как правило используют несколько методов  множественного доступа, в чистом виде используют крайне редко, в частности при построении сотовых систем 1-го поколения таких как AMPS, NMT используется метод FDMA , а в  системах 2-го поколения FDMA, TDMA и PDMA. В системах 3-го поколения- это сочетание  FDMA , CDMA (PDMA)

В системах 4-го поколения :FDMA,CDMA,SDMA

 

Предметом курса будут системы сотовой связи использующие CDMA.

Системы связи базирующиеся на использовании CDMA в сравнении с другими системами связи обладают следующими преимуществами:

1)      Неисключительно сложный  результирующий сигнал(сигнал излучения) обладает высокой конфиденциальностью (скрытностью) в передаче сообщений.

2)      Высокая пропускная способность

3)      Осуществляет близкую к когерентной обработку сигналов, доводит помехоустойчивость до предельных значений

4)      Эффективно передает информацию при  многолучевом распространении радиоволн

5)      Устойчивы к воздействию как импульсных так и сосредоточенных по частоте помех

6)      Имеет низкий уровень потребляемой мощности абонентских станций, что обеспечивает ее длительную работу без подзарядки

7)      Облегчает, либо полностью исключает необходимость частотного планирования

8)      Гибки в развертывании, легко адаптируются к требованиям по представляемым услугам  конкретной сети.

Данные преимущества систем связи CDMA реализуются только при использовании сигналов с расширенным спектром, т.е. при использовании более широкой полосы радиочастот для передачи сообщений, чем это требуется при передаче обычного модулированного сигнала

Приведем пример полосы ширины каналов сотовых систем с различными стандартами:

 

стандарт	NMT	AMPS	TACS	D-AMPS	GSM	IS-95	UMTS	DECT
Тип множественного доступа	FDMA	FDMA	FDMA	TDMA	TDMA	CDMA	CDMA	CDMA
ΔF	25 КГц	30 КГц	25 КГц	30 КГц	200 КГц	1.23 МГц	3.84 МГц	1.73 МГц
поколение	1-е поколение			2-е поколение			3-е поколение