Система сотовой связи стандарта GSM

4. Система сотовой связи стандарта GSM

4.1 Общие сведения

Система мобильной сотовой связи состоит из множества ячеек (сот), в каждой из которых установлена базовая приемопередающая станция (ВТS – Base Transceiver Station). Абоненты, перемещаясь, осуществляют соединения посредством имеющихся у них подвижных станций (МS – Моbile Station). Мобильные станции абонентов связаны с BTS радиоканалами. Абонент может получить услугу телефонной связи в любой ячейке сети. Все BTS соединены с центром коммутации мобильной связи MSC (Mobile Switching Center). Соединения между абонентами мобильной связи, находящимися в одной или разных ячейках проходят через MSC. Через MSC также осуществляются соединения со стационарной телефонной сетью. Ячейки изображаются в виде правильных шестиугольников для того, чтобы модель покрытия территории представить в виде правильных геометрических фигур. На самом деле район покрытия может быть представлен так, как показано на рис.4.1.

Искажения идеальной формы ячейки связаны со сложными процессами распространения радиоволн в районах застройки, сопровождаемыми «замираниями» (периодическими затуханиями и усилениями) радиосигнала.

Принципы планирования сотовой сети. В соответствии со стандартом GSМ для передачи информации от базовой станции (ВТS) к мобильной (МS) используется диапазон частот 935 - 960 МГц, а в обратном направлении - 890 - 915 МГц. Сформированный рабочий диапазон частот F = 25 МГц делится на полосы частот радиоканалов шириной Fi = 200 кГц. Это позволяет образовать 124 дуплексных радиоканала. Каждый дуплексный радиоканал организован с разносом в 45 МГц между частотами, применяемыми для передачи информации от ВТS к МS и в обратном направлении. Таким образом, частоты каждого дуплексного радиоканала группируются парами. Причем эти пары частот сохраняются и при процедуре "прыжков по частотам". Например, 1-й дуплексный радиоканал организован с применением несущих 890,2 МГц и 935,2 МГц, 69-й радиоканал использует несущие частоты 903,8 МГц и 948,8 МГц, а 124-й канал - несущие 914,8 МГц и 959,8 МГц. В каждом дуплексном радиоканале организованы 8 физических каналов, которые размещены в 8-ми временных окнах в пределах кадра ТDМА (Time Division Multiple Ассеss – множественный доступ с временным разделением каналов). В последовательности кадров ТDМА для образования конкретного физического канала используется одно и то же временное окно. Следовательно в сети стандарта GSМ может быть организовано 124 х 8 = 992 физических канала. Эквивалентная полоса частот, приходящаяся на один речевой физический канал:

f =F_i /n = 200 кГц /8 = 25 кГц.

Применяемый в настоящее время в системах стандарта GSМ способ кодирования речи PRE-LTP (Regular Pulse Excitation-Long Term Prediction — временное предсказание с регулярным импульсным возбуждением) осуществляет сжатие речевой информации и перевод речевого цифрового потока, поступающего от абонента со скоростью 64 кбит/с, в поток со скоростью 13 кбит/с с сохранением требуемого качества передачи. Однако,  в системах стандарта GSМ может быть применен речевой кодек со скоростью передачи информации 6,5 кбит/с. В этом случае будет использован способ кодирования информации МРМLQ (Multi Pulse Maximum Likelihood Quantum – многоимпульсное квантование с максимальным правдоподобием). Алгоритм кодирования МРМLQ обеспечивает качество передачи речи не хуже, чем при использовании адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (АDPСМ – Adaptive Differential Pulse Code Modulation) с выходной скоростью цифрового потока 32 кбит/с. Это позволяет внедрить в сотовых сетях стандарта GSМ так называемые полускоростные каналы связи, что обеспечит увеличение емкости соты в два раза и доведение общей емкости сети примерно до 2000 физических каналов ( 992 х 2 = 1984 канала).