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 перевод информационного цифрового потока, поступающего от абонента со скоростью 64 кбит/с, в поток со скоростью 13 кбит/с с сохранением высокого 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 полу скоростные 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).
Вопреки существующему ограниченному спектру частот, емкость сети может быть увеличена путем уменьшения размеров ячеек. Однако, размеры ячеек могут быть уменьшены лишь до определенных пределов. В сетях стандарта GSМ применяются ячейки с минимальным радиусом R=500 м. Это обстоятельство объясняется двумя причинами. Во-первых, при малых размерах ячеек, в значительной степени возрастают затраты на линейные сооружения, оборудование базовых станций ВТS и оборудование контроллеров для управления базовыми станциями ВSС (Ваsе Station Controller). Во-вторых, в сетях с малыми радиусами ячеек, требуется высокое быстродействие системы управления при переключении радиотрактов в процессе перемещения мобильного абонента из соты в соту, что также усложняет оборудование ВТS и ВSС. Как показали расчеты верхняя граница радиуса ячейки составляет 35 км. При дальнейшем увеличении размеров ячейки будет снижаться емкость сети GSМ в пересчете на 1км², а также потребуется проектирование специального оборудования.
Реальное число каналов, требуемых для каждой из сот, определяется при проектировании сети следующим образом. Вначале рассчитывается нагрузка, создаваемая абонентами:
Y= (Nа * С * T)/З6ОО Эрл, (4)
где:
Nа - предполагаемое число абонентов в соте;
С - среднее число вызовов в час наибольшей нагрузки, приходящееся на одного абонента в соте;
Т - средняя длительность занятия выраженная в секундах. Зная поступающую нагрузку Y и допустимую величину вероятности потерь (Р=0,01 - 0,02), по таблицам Эрланга можно найти требуемое число физических каналов.
Высокая пропускная способность сети сотовой связи определяется следующими факторами:1) количеством радио трактов (физических каналов), которые могут быть образованы на базе имеющегося для передачи информации спектра частот; 2) применяемой моделью повторного использования частот в ячейках сети; 3) выбранными размерами ячейки сотовой сети.
Следует отметить, что далеко не все из используемых в настоящее время стандартов сетей мобильной связи, обеспечивают оптимизацию указанных выше факторов.
При разработке стандарта GSМ были предложены и реализованы в устройствах инфраструктуры сети технические решения обеспечившие высокую пропускную способность систем GSМ по отношению к системам других стандартов.
Следует сказать, что эти технические решения значительно усложнили оборудование сети GSМ. Однако эти усложнения обеспечили баланс между: с одной стороны - экономической эффективностью системы, с другой стороны- качеством обслуживания абонентов и качеством передачи информации по сети стандарта GSМ. Перечислим основные технические решения.
1. Применяется контроль за уровнем мощности сигнала как на мобильной станции МS, так и на базовой - ВТS. Кроме того, контролируется и качество передачи информации. До тех пор, пока уровень мощности и качества передачи сохраняется выше заданного порога, переключения на другой радиотракт (физический канал) не происходит.
2. Используется процедура медленных «прыжков по частотам» (slou frequensy hopping) в процессе сеанса радиосвязи. Суть «прыжков по частотам» состоит в том, что информация, передаваемая и применяемая в выделенных для какого-либо абонента временных интервалах ТDМА-кадра (Time Division Multiple Ассеss - множественный доступ с временным разделением каналов), в следующем кадре передается и принимается на новой фиксированной несущей частоте. При этом дуплексный разнос в 45МГц между каналами трактов приема и передачи сохраняется неизменным. В соответствии со структурой кадров ТDМА «прыжки по частотам» происходят примерно через 1мс (рис. 7.77.). «Прыжки по частотам» применяются в сетях стандарта GSМ для защиты от помех и обеспечения секретности передачи информации.
Рис.7.77 Процедура медленных «прыжков по частотам»
3. Применение наиболее эффективной модели повторного использования частот в ячейках разработанной специалистами корпорации МОТОROLА (США). В модели применяются 60-ти градусные антенны и 12-ть групп несущих частот. Как показали расчеты, в сети стандарта GSМ применение этой модели позволяет значительно увеличить абонентскую емкость.
4. Внедрение нового речевого кодека со скоростью передачи информации 6.5 кбит/с, что позволяет использовать полускоростньте каналы связи без ухудшения качества передачи. При этом емкость каждой ячейки сети удваивается, а значит в два раза увеличивается общая емкость сети.
5. Применение детектора активности речи VAD (Voice Activity Detection) для снижения потребляемой электроэнергии от аккумуляторной батареи в портативных мобильных терминалах (МS). Суть работы VAD состоит в том, что в паузах при передаче речи (паузы в среднем составляют более 50% времени разговора), физический канал блокируется, что приводит к экономии электроэнергии батареи. К VAD предъявляются жесткие требования: заблокированный физический канал не должен активизироваться при появлении шума с высоким уровнем, но при отсутствии речевого сигнала; должен обнаруживаться речевой сигнал с низким уровнем; должно обеспечиваться высокое быстродействие при включении канала в случае появления речевого сигнала; время задержки на выключение канала при возникновении паузы должно быть минимальным.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.