Характеристики стандарта

Цифровая система сотовой мобильной связи стандарта GSM представляет собой сотовую систему второго поколения (G2). Выбор цифровой технологии в последующих поколениях сотовых систем является фундаментальным и, вероятно, необратимым решением.

Одним из наиболее привлекательных аспектов цифровых методов передачи является то, что они более эффективны в условиях сильных радиопомех и обеспечивают более высокую емкость систем, по сравнению с аналоговыми методами первого поколения сотовых систем.

Преимущества цифровых методов, применяемых в сотовой системе мобильной связи стандарта GSM, сводятся к следующим.
- Цифровое кодирование речи с более низкими скоростями. Низкоскоростное кодиро­вание речи, совместимое с методами цифровой модуляции, позволяет передавать не­сколько речевых каналов на одной несущей, увеличивая тем самым эффективность использования спектра.
- Цифровая модуляция, позволяющая повысить эффективность использования частот­ного спектра по сравнению с аналоговыми методами.
- Гибко изменяемая ширина полосы частот.
- Более высокая помехоустойчивость.

       Купить GSM репитер, актуальные цены

Цифровые системы имеют более высокие харак­теристики по сравнению с аналоговыми в условиях сильных соканальных (или внут­ренних) помех (CCI, Co-Channel Interference) и помех по соседнему каналу (ACI, Adjacent Channel Interference). Это одна из решающих причин в пользу принятия циф­ровой технологии для второго и третьего поколений сотовых систем. Цифровые сис­темы, вероятно, должны функционировать в условиях значительно более сильных со­канальных помех, что дает возможность проектировщикам уменьшать размеры сот (например, организация микро/пикосот) и расстояния между сотами, повторно ис­пользующими одни и те же частоты, и даже упрощать структуру переиспользования частот.

Эти параметры и указанные геометрические изменения увеличивают общую емкость сотовых сетей мобильной связи.
- Снижение потерь емкости на сигнализацию.
- Повышенная эффективность управления доступом и передачей вызова. Для фиксиро­ванного распределения спектра частот большее увеличение емкости подразумевает соответствующее уменьшение размеров сот. Это значит, что нагрузка на каналы сиг­нализации возрастает, так как происходит более частая передача вызова. В каждой со­те базовая станция должна обрабатывать большее количество запросов на доступ и регистрацию от всей совокупности движущихся абонентов. Эти функции могут вы­полняться просто и быстро с помощью цифровых методов.

В целом, система мобильной связи стандарта GSM рассчитана на ее использование в коммерческой сфере. Она представляет пользователям широкий спектр услуг и возмож­ности применения разнообразного оборудования для передачи речевых сообщений и дан­ных, сигналов вызова и аварийных сигналов, а также дает возможность подключения к телефонным сетям общего пользования, сетям передачи данных и цифровым сетям с ин­теграцией услуг.

Достаточно высокое качество принимаемых речевых сигналов в стандарте GSM обеспе­чивается при отношении сигнал/шум на входе приемника C/N= 9 дБ (для стандарта D-AMPSC/N= 1 дБ), а энергетические затраты в реальных каналах связи (при замирании радиосигналов) на 6... 10 дБ ниже по сравнению со стандартом D-AMPS (США).

Стандарт GSM, кроме того, предоставляет своим пользователям ряд услуг, которые не реализованы (или реализованы не полностью) в других стандартах сотовой связи. К ним от­носятся следующие:
- использование SIM-карт для обеспечения доступа к каналу и услугам связи;
- шифрование передаваемых сообщений;
- аутентификация абонента и идентификация абонентского оборудования по крипто­графическим алгоритмам;
- закрытый от прослушивания радиоинтерфейс;
- использование служб коротких сообщений SMS(ShortMessageServices), передавае­мым по каналам сигнализации;
- автоматический роуминг абонентов различных сетей GSM в национальном и между­народном масштабах;
- межсетевой роуминг абонентов GSM с абонентами сетей стандартов DCS1800, PCS1900, а также со спутниковыми сетями персональной связи (Globalstar, Inmarsat-P, Iridium).

В соответствии с рекомендациями СЕРТ стандарт GSM цифровой общеевропейской со­товой системы наземной мобильной связи предусматривает работу передатчиков в двух диапазонах частот:
- полоса частот 890...915 МГц — для передачи сообщений с мобильной станции на ба­зовую;
- полоса частот 935...960 МГц — для передачи сообщений с базовой станции на мо­бильную.

При переключении каналов во время сеанса связи разность между этими частотами постоянна и равна 45 МГц. Разнос частот между соседними каналами связи составляет 200 кГц. Таким образом, в отведенной для приема/передачи полосе частот шириной 25 МГц размещаются 124 канала связи. В стандарте GSMиспользуется многостанционный доступ с временным разделением (уплотнением) каналов TDMA(Time Division Multiple Access), что позволяет на одной несущей частоте разместить 8 речевых каналов одновременно. В каче­стве речепреобразующего устройства (преобразование аналогового речевого сигнала в ко­дированный цифровой сигнал и обратно) используется речевой кодек (кодер/декодер) [RPE-LTP(Regular Pulse Excited-Long Term Predictor) — линейное предсказание с возбужде­нием регулярной последовательностью импульсов и долговременным предсказанием] с ре­гулярным импульсным возбуждением и скоростью преобразования 13 кбит/с или 6,5 кбит/с. Обработка речи в стандарте GSM осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи DTX(DiscontinuesTransmission), которая обеспечивает включение передат­чика только тогда, когда пользователь начинает разговор, и отключает его (передатчик) в паузах и в конце разговора.

Система DTX управляет детектором активности речи VAD(Voice Activity Detector), который обеспечивает обнаружение и выделение интервалов речи с шумом и шума без речи даже в тех случаях, когда уровень шума соизмерим с уровнем ре­чевого сигнала. Для защиты от ошибок, возникающих в радиоканалах, применяется обыч­ное и сверточное кодирование с перемежениями. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения мобильных станций достигается медлен­ным переключением рабочих частот в процессе сеанса связи (со скоростью 277 скачков час­тоты в секунду).

Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых радиосигналов, вы­званными многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре свя­зи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание (equalizing) импульсых сиг­налов со среднеквадратическим отклонением времени задержки сигналов до 16 мкс.

Система синхронизации оборудования стандарта GSMрассчитана на компенсацию (до 233 мкс) абсолютного времени задержки сигналов. Это соответствует максимальной дальности связи (максимальному радиусу соты), составляющему 35 км. Для модуляции ра­диосигнала применяется спектрально-эффективная гауссовская частотная манипуляция с минимальним частотным сдвигом — GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying). Манипуляция называется так потому, что последовательность информационных бит до модулятора про­ходит через фильтр нижних частот с гауссовской амплитудно-частотной характеристикой, что дает значительное уменьшение ширины полосы частот излучаемого сигнала, а значит, и взаимного влияния каналов.

В стандарте GSMиспользуется модуляция с величиной нормированной полосы ВТ_Ь= 0,3 (где В— ширина полосы фильтра по уровню (-3 дБ), Т_ь— длительность передачи одного бита).
Модуляцию GMSK характеризуют следующие положительные свойства:
- достаточно хорошая помехоустойчивость канала связи;
- узкий спектр частот на выходе усилителя мощности передатчика, обеспечивающий низкий уровень внеполосного излучения;
постоянная по уровню огибающая, позволяющая использовать в передатчиках усили­тели мощности, работающие в режиме класса А.