Похожие публикации

Числовые и буквенные выражения. (часть 2, урок 7)
Урок
Выясняется причина затруднения: при решении задач надо выполнять арифметические действия, а в карточках 3=3, 33 действий нет – там сравниваются числа....полностью>>

Интернет-экзамен в сфере профессионального образования Специальность (1)
Документ
Специальность: 260902.65  – Конструирование швейных изделийДисциплина: Русский язык и культура речиВремя выполнения теста: 60 минутКоличество заданий:...полностью>>

Условия и порядок проведения двухэтапного тендера с торгами по предмету тендера (1)
Документ
В день проведения тендера, Секретарь Тендерного комитета производит окончание регистрации тендерных предложений в Журнале путем внесения своей подписи...полностью>>

2. 01. 2013 года в Алмаке состоялась Встреча земляков, организованная дрпоо «Наш дом». Некоторые приглашенные по разным причинам не смогли присутствовать. Участ
Документ
Уважаемые друзья! Позд-равляем Вас с Новым 2013 годом! Мы с Вами - небольшой сравнительно круг добрых лю-дей, любящих свою родную землю, где жили наши...полностью>>



Конспект лекций по учебной дисциплине системы связи с подвижными объектами (наименование учебной дисциплины) по специальности (направлению подготовки)

Вопросы по лекции 15

  1. На каких технологиях базируется LTE?

  2. Сколько составляет временной квант в стандарте LTE?

  3. Какова длительность одного радиокадра в LTE?

  4. С какой целью в LTE предусмотрено два типа радиокадров?

  5. В чем состоит принцип использования многоантенных систем MIMO в технологии LTE?

  6. Что такое ресурсный блок в технологии LTE?

  7. Как называется минимальная информационная единица в канале технологии LTE?

  8. Из чего состоит ресурсный блок в технологии LTE?

  9. Чем отличается пространственное мультиплексирование от диверсифицированной передачи в технологии LTE?

  10. За что отвечает модуль управления мобильностью (Mobility Management Entity, MME)

  11. За что отвечает модуль управления абонентом (User Plane Entity, UPE) в системе LTE?

Упражнения

  1. Изобразите кадр LTE при частотном разделении дуплексных каналов.

  2. Изобразите кадр LTE при временном разделении дуплексных каналов.

  3. Изобразите ресурсную сетку LTE.

Заключение

Среди проблем в области систем связи с подвижными объектами, одним из ключевых мест занимает подготовка и переобучение кадров. Это связано с очень стремительным развитием радиорелейных, спутниковых, но в первую очередь беспроводных технологий передачи.

Развитие технологий отчасти тормозиться уже существующей инфраструктурой аппаратуры связи, но острая необходимость в передаче значительных объемов информации фактически привела к разработке высокоскоростных технологий передачи данных, а затем к разработке таких технологий, которые бы поддерживали не только «свои» способы формирования и передачи сигналов, но и все предыдущие стандарты. Данные процессы к настоящему моменту привело к одновременному функционированию мобильных систем второго, третьего и четвертого поколений.

Такое интенсивное развитие технологий мобильных систем предъявляет повышенные требования к специалистам в области радиосвязи. Поэтому инженерам-связистам необходимо обладать достаточно большим запасом знаний, который включает не только знание представлений о частотном, временном и кодовом разделении, но и знание способов модуляции, алгоритмов коррекции линейных искажений, способов демодуляции, принципов борьбы с межсимвольными искажениями, методами борьбы с пакетными ошибками, знаний моделей предсказания сигналов и т.д. Этот объем знаний является необходимым базисом для дальнейшего самостоятельного изучения появляющихся «новых» технологий.

Автор надеется, что материал настоящего учебного пособия был изложен в доступной форме, что облегчит читателям изучение технологий современных систем связи с подвижными объектами.

Список литературы

  1. Бабков В.Ю., Вознюк М.А., Никитин А.Н., Сиверс М.А. Системы связи с кодовым разделением каналов. СПб: Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. Бонч-Бруевича, 1999 – 121 с.

  2. Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами. Учебное пособие. М.: Радио и связь, 202 – 440 с.

  3. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. СПб: Питер, 2011 – 944 с.

  4. Гольдштейн Б.С., Соколов Н.А., Яновский Г.Г. Сети связи: Учебник для ВУЗов. СПб.:БХВ-Петербург, 2010 – 400 с.

  5. Гордиенко В.Н., Крухмалев В.В., Моченов А.Д., Шарафутдинов Р.М. Оптические телекоммуникационные системы. Учебник для вузов /. Под ред. В.Н. Гордиенко. – М.: Горячая линия – Телеком, 2011 – 368 с.

  6. Ратынский М.В. Основы сотовой связи./ Под ред. Д. Б. Зимина. – М.: Радио и связь – 248 с.

  7. Макаров С. Б., Певцов Н. В., Попов Е. А., Сиверс М. А. Телекоммуникационные технологии. Введение в технологии GSM : учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., испр. – М.: Академия, 2008 – 256 с.

  8. Берлин А. Н. Коммутация в системах и сетях связи. – М. : Эко-Трендз, 2006. – 344 с.

  9. Васин В.А., Калмыков В.В. Радиосистемы передачи информации: учеб. пособие для вузов. – М. : Горячая линия-Телеком, 2005. – 472 с.

  10. Ломовицкий В.В., Михайлов А.И. Основы построения систем и сетей передачи информации: учеб. пособие для вузов. – М. : Горячая линия - Телеком, 2005. – 382 с.

  11. Хрусталев Д. А. Новейшее руководство по сотовой связи. – М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 176 с.

  12. Кулаков В.Г., Гаранин М.В. Информационная безопасность телекоммуникационных систем. (Технические аспекты) – М.: Радио и связь, 2004. – 304 с.

Глоссарий
Ключевые термины лекции 1

Кластер – группа соседних частот с различными наборами частот.

Метод многократного использования частот – использование одного и того же набора частот в несопряженных сотах.

Микросоты – соты с радиусом несколько сот метров.

Пикосоты – соты с радиусом несколько десятков метров.

Базовая станция включает в себя приемопередающее устройство, антенно-фидерное устройство и управляющее устройство (контроллер).

Контроллер предназначен для обработки соединений мобильной станции с остальной сетью.

Каналы управления предназначены для обмена информацией, связанной с выполнением заявки на обслуживание, вызовом абонента и установлением соединения между вызывающим и вызываемым абонентом.

Информационные каналы предназначены для передачи речи или данных между пользователями.

Многолучевое распространение – явление приема не только основного сигнала, но и его копий, имеющих разные амплитуды и временные задержки.

Ключевые термины лекции 2

Поколение 1G – аналоговые системы сотовой связи.

Поколение 2G – цифровые системы сотовой связи, пришедшие на смену аналоговых систем связи.

Поколение 3G – цифровые системы сотовой связи с пакетной передачей сообщений.

Поколение 4G – цифровые системы сотовой связи, позволяющие поддерживать более старые стандарты сотовой связи.

Ключевые термины лекции 3

Трафик – объем информации, проходящей через канал связи.

Емкость системы связи определяется количеством абонентов, которые могут одновременно могут воспользоваться данной системой.

Ключевые термины лекции 4

Принцип временного разделения каналов заключается в том, что имеющийся ресурс разделяется между участниками информационного обмена на циклически повторяющиеся промежутки времени

Принцип частотного разделения каналов заключается в том, что весь частотный спектр разделяется между пользователями.

Принцип кодового разделения каналов заключается в том, что используются специальные коды для идентификации соединений.

Таймслот – промежуток времени, в течение которого передается сигнал от одного абонента.

Защитный интервал – пауза между соседними таймслотами для предотвращения межканальных помех.

Полоса расфильтровки – полоса частот между соседними частотными каналами для предотвращения помех между соседними каналами.

Кодо-модулированный радиосигнала – шумоподобный сигнал, передаваемый в общий для других аналогичных передатчиков канал, в едином широком частотном диапазоне.

Псевдослучайный сигнал – сигнал со статистическими характеристиками близкими к случайному сигналу, но периодически повторяющийся.

Ключевые термины лекции 5

Аналого-цифровое преобразование – представление значения аналогового сигнала в некоторый момент времени в виде двоичной последовательности.

Цифро-аналоговое преобразование – преобразование двоичной последовательности в отсчет аналогового сигнала.

Линейное кодирование – кодирование сигнала, при котором два соседних уровня отличаются друг от друга на один и тот же шаг квантования.

Нелинейное кодирование – кодирование сигнала, при котором два соседних уровня отличаются друг от друга на шаг квантования, величина которого не является постоянной.

В АЦП параллельного типа преобразование в код происходит за один такт

В АЦП последовательного типа преобразование в код происходит за m тактов, где m совпадает с разрядностью АЦП.

Компрессор – устройство, уменьшающий динамический диапазон сигнала.

Экспандер – устройство, расширяющий динамический диапазон сигнала.

Импульсно-кодовая модуляция – модуляция, при которой двоичная последовательность формируется путем АЦП нескольких аналоговых сигналов, передаваемых в одно время.

Основной цифровой канал – канал связи со скоростью передачи 64 кбит/c.

Скремблер – устройство, комбинирующее передаваемый сигнал с псевдослучайной последовательностью.

Ключевые термины лекции 6

Автокорреляционная функция – статистическая взаимосвязь между случайными величинами из одного ряда, взятыми со сдвигом по времени.

Взаимная корреляционная функция – статистическая взаимосвязь между двумя случайными величинами из одного ряда, взятыми со сдвигом по времени.

Расширение – результат комбинирования (например, перемножения) псевдослучайной последовательности и передаваемого сигнала.

Rake-приемник – устройство для оценивания импульсной характеристики радиоканала для систем передачи с кодовым разделением каналов, представляющее собой набор корреляторов, анализирующих сигнал на различных временных интервалах.

Ключевые термины лекции 7

Модель Окамуры – модель предсказания уровня радиосигнала в системах подвижной радиосвязи, разработанная ученым Окамурой.

Модель Окамуры-Хата – модель предсказания уровня радиосигнала в системах подвижной радиосвязи на основе исследований Окамуры и аппроксимированная ученым Хата.

Медианное значение мощности сигнала – это такое значение сигнала, которое превышает в течение 50% времени наблюдения (например, месяца).

Усредненная медианная мощность – это такое значение сигнала, которое не превышает 50% времени наблюдения и в 50% точек приема, находящихся на расстоянии r от передающей станции.

Квазигладкая трасса по Окамуре – это трасса протяженностью несколько километров, на которой средняя высота неровностей не превышает 20 м.

Ключевые термины лекции 8

Система коммутации (NSS) выполняет функции обслуживания вызовов и установления соединений, а также отвечает за реализацию всех назначенных абоненту услуг.

Система базовых станций (ВSS) отвечает за все функции, относящиеся к радиоинтерфейсу.

Хэндовер – процесс передачи сессии абонента от одной базовой станции к другой.

"Жёсткий" хендовер – соединение с текущей ячейкой прерывается, после чего создаётся соединение с новой ячейкой.

"Мягкий" хендовер – соединение с текущей ячейкой без прерывания соединения с предыдущей.

Роуминг – процедура предоставления услуг сотовой связи абоненту одного оператора в системе другого оператора.

Эквалайзинг – метод компенсации разности хода между составляющими лучами при многолучевом распространении, которая приводит к межсимвольной интерференции.

Скачки по частоте – метод расширения спектра, при котором несущая частота для каждого физического канала периодически изменяется, то есть каждый физический канал переводиться на новый частотный канал.

Ключевые термины лекции 9

Кодер речи осуществляет кодирование сигнала речи, т.е. преобразование сигнала, имеющего цифровую форму, по определенным законам с целью сокращения его избыточности.

Кодер канала добавляет в цифровой сигнал, получаемый с выхода кодера речи, дополнительную (избыточную) информацию, предназначенную для защиты от ошибок при передаче сигнала по линии связи.

Модулятор осуществляет перенос информация кодированного видеосигнала на несущую частоту.

Демодулятор выделяет из модулированного радиосигнала кодированный видеосигнал, несущий информацию.

Декодер канала выделяет из входного потока управляющую информацию и направляет ее на логический блок.

Декодер речи восстанавливает поступающий на него с кодера канала сигнал речи, переводя его в естественную форму, со свойственной ему избыточностью, но в цифровом виде.

Синтезатор является источником колебаний несущей частоты, используемой для передачи информации по радиоканалу

Контроллер базовой станции обеспечивает управление работой станции, а также контроль работоспособности всех входящих в нее блоков и узлов.

Детектор активности речи – кодек, определяющий наличие речи в передаваемом сигнале.

Ключевые термины лекции 10

Основной задачей модуляции является формирование передаваемых сигналов, частотный диапазон которых совпадает с полосой частот канала связи, чтобы передаваемые сигналы занимали минимально возможную полосу частот, и их можно было разделить на приемной стороне.

Фазовая модуляция – модуляция, при которой информацию о передаваемом сообщении содержится в фазе несущего колебания.

Обратная работа – процесс принятия противоположных решений о передаваемых битах из-за инвертирования фазы при фазовой модуляции.

Квадратурная фазовая манипуляция – фазовая манипуляция, где каждой паре бит ставиться в соответствие одно из четырех возможных значений фазы.

Манипуляция с минимальным частотным сдвигом – частотная модуляция, при которой изменение частоты происходит совместно с изменением фазы, чтобы не было разрывов фазовых траекторий.

Гауссовская манипуляция с минимальным частотным сдвигом – частотная модуляция, при которой первоначальный информационный сигнал сглаживается гауссовым фильтром, а затем получившийся сигнал поступает на частотный модулятор.

Ключевые термины лекции 11

Блочными коды – коды, в которых информационный поток символов разбивается на отрезки и каждый из них преобразуется в определённую последовательность (блок) кодовых символов.

Свёрточные коды – коды, в которых каждый информационный символ, поступающий на вход кодирующего устройства, вызывает появление на его выходе ряда проверочных элементов, образованных суммированием по модулю 2 данного символа и "k–1" предыдущих информационных символов.

Равномерные блочные коды – коды, в которых все кодовые комбинации содержат одинаковое число n – символов (разрядов).

Неравномерные блочные коды – коды, в которых кодовые комбинации не содержат одинакового количества символов.

Информационной часть – символы, которые несут непосредственно данные.

Проверочная часть – символы, которые вычисляются на основе информационной части для проверки целостности передаваемых данных.

Кодовое расстояние – количество разрядов (символов), которыми отличаются две кодовые комбинации.

Минимальным кодовым расстоянием называется минимальное число искаженных символов, необходимое для перехода одной разрешенной комбинации в другую.

Граница Плоткина даёт верхнюю границу минимального кодового расстояния при заданном числе разрядов n в кодовой комбинации и числе информационных разрядов k для двоичных кодов.

Верхняя граница Хемминга устанавливает максимально возможное число разрешённых кодовых комбинаций любого помехоустойчивого кода при заданных значениях n (числе разрядов в кодовой комбинации) и (минимальным кодовым расстоянием).

Перемежение – перестановка символов в словах помехоустойчивого кода, при которой стоящие рядом символы оказываются разделенными символами других слов помехоустойчивого кода.

Ключевые термины лекции 12

Эквалайзер – устройство позволяющая корректировать амплитудно-частотную сигнала, прошедшего через канал для устранения амплитудно-частотных искажений.

Импульсная характеристика – это отклик линейной системы (канала связи, радиоэлектронного устройства и т.д.) на дельта-функцию, для цифровой техники – отклик системы на единичный импульс.

Метод наименьших квадратов – метод, при котором вычисляются неизвестные параметры системы, при которых минимизируются невязки.

Ключевые термины лекции 13

Ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием (OFDM) – способ модуляции, использующий множество несущих.

Охранный интервал (OFDM) – пауза, вставляемая после передачи OFDM-символа, для борьбы с межсимвольной интерференцией.

Преобразование Фурье – операция, сопоставляющая функции вещественной переменной другую функцию вещественной переменной. Эта новая функция описывает коэффициенты («амплитуды») при разложении исходной функции на элементарные составляющие — гармонические колебания с разными частотами.

Ключевые термины лекции 14

Сверточное кодирование – кодирование, при котором входящая последовательность информационных бит преобразуется в кодере таким образом, чтобы каждому входному биту соответствовало более одного выходного.

Декодер Витерби – алгоритм декодирования, минимизирующая вероятность ошибки декодирования в контексте Марковских цепей.

Пунктурный кодер – кодер, уничтожающий лишние проверочные биты при высоком отношении сигнал/шум.

Независимые базовые зоны обслуживания – топология беспроводных сетей Wi-Fi, при которой рабочие станции устанавливают непосредвенную связь между собой.

Базовые зоны обслуживания – топология беспроводных сетей Wi-Fi, при которой рабочие станции устанавливают связь между собой с использованием точки доступа.

Расширенные зоны обслуживания – топология беспроводных сетей Wi-Fi, при которой рабочие станции принадлежат различным сетям и связь между рабочими станциями из различных сетей устанавливается через цепочку "точка доступа – распределительная система – точка доступа".

Ключевые термины лекции 15

Радиокадр типа 1 (LTE) предназначен только для частотного дуплексирования.

Радиокадр типа 2 (LTE) предназначен только для временного дуплексирования.

Ресурсная сетка – диапазон канальных ресурсов в частотно-временной области.

Ресурсный элемент соответствует одной поднесущей в частотной области и одному OFDM-символу – во временной.

Ресурсный блок – это минимальный ресурсный элемент, выделяемый абонентскому устройству планировщиком базовой станции.

Пространственное мультиплексирование – каждый антенный канал передает независимый информационный поток, при этом сами каналы должны быть некоррелированными.

Диверсифицированная передача означает, что несколько антенных каналов используются для передачи одного потока данных.

Список терминов и сокращений

A

AMPS – Advanced Mobile Phone Service – усовершенствованная мобильная телефонная служба

AP – Access Point – точка доступа

AUC – Authentification Centre – Центр аутентификации

B

BPSK – binary phase-shift keying – Двоичная фазовая манипуляция

BSC – Base Station Controller – Контроллер базовых станций

BSS – Base Station System – Система базовых станций.

BSSs – Basic Service Sets – Базовые зоны обслуживания

C

CDMA – Code Division Multiple Access – множественный доступ с кодовым разделением каналов

CEPT – European Conference of Postal and Telecommunications Administrations – Европейская конференция администраций почтовых служб и служб связи.

D

D-AMPS – Digital Advanced Mobile Phone Service – усовершенствованная мобильная телефонная служба.

DS – Distribution System – распределительная система

DTX – Discontinuous Transmission – прерывистая передача речи

E

EDGE – Enhanced Data rates for GSM Evolution – цифровая технология беспроводной передачи данных для мобильной связи, которая функционирует как надстройка над 2G и 2.5G (GPRS)-сетями.

EIR – Equipment Identification Register – Регистр идентификация абонентского оборудования.

ESSs – Extended Service Sets – Расширенные зоны обслуживания

F

FDMA – Frequency Division Multiple Access – множественный доступ с

разделением каналов по частоте

FFT – fast Fourier transform – быстрое преобразование Фурье

G

GMSK – Gaussian Minimum Shift Keying – Гауссовская частотная модуляция с минимальным сдвигом

GSM – Global System for Mobile Communications – глобальный стандарт цифровой мобильной сотовой связи

H

HLR – Home Location Register – Домашний регистр местоположения

HSDPA – High-Speed Downlink Packet Access – высокоскоростная пакетная передача данных от базовой станции к мобильному телефону

I

IBSSs – Independent Basic Service Sets – Независимые базовые зоны обслуживания

IEEE – Institute of Electrical and Electronic Engineers – Институт инженеров по электротехнике и электронике

IFFT – Inverse fast Fourier transform – обратное быстрое преобразование Фурье

IMSI – International Mobile Subscriber Identity – международный идентификационный номер подвижного абонента

ISI – intersymbol interference – Межсимвольная интерференция

ITU – International Telecommunications Union – Международный Союз Электросвязи

J

JDC – Japanese Digital Cellular – Японская цифровая система сотовой связи

M

MIMO – Multiple input-multiple output – множественный вход – множественный выход.

MME – Mobility Management Entity – модуль управления мобильностью

MS – Mobile Station – мобильная станция

MSC – Mobile Switching Center – Центр коммутации мобильной связи

MSK – Minimum Shift Keying – частотная модуляция с минимальным сдвигом

N

NMT – Nordic Mobile Telephone – мобильный стандарт северных стран.

NSS – Network Switching System – система коммутации

NTT – Nippon Telephone and Telegraph system – японская система телефона и телеграфа

O

OFDM – Orthogonal frequency-division multiplexing – ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием

P

PBCC – Packet Binary Convolutional Coding – двоичное пакетное сверточное кодирование

PDH – Plesiochronous Digital Hierarchy – Плезиохронная цифровая иерархия

PIN – Personal Identification Number – индивидуальный идентификационный номер

Q

QAM – Quadrature Amplitude Modulation – квадратурная модуляция

QPSK – Quadrature Phase Shift Keying – квадратурной фазовой манипуляции

R

RTMS – Radio Telephone Mobile System – мобильная радиотелефонная система

S

SAE System Architecture Evolution – «новая сетевая инфраструктура»

SDH – Synchronous Digital Hierarchy – Синхронная цифровая иерархия

SFH – Slow Frequency Hopping – «медленные» скачки по частоте

SMS – Short Messaging Service – «служба коротких сообщений»

T

TACS – Total Access Communications System – общедоступная система связи

TCH – Traffic Channels – каналы трафика

TDMA – Time Division Multiple Access – множественный доступ с разделением по времени

U

UPE – User Plane Entity – модуль управления абонентом

V

VAD – Voice Activity Detector – детектор речевой активности

VLR – Visitor Location Register – Визитный регистр местоположения

VoIP – Voice over IP – передача голоса через пакетную коммутацию.

X

XRTT – One Times Radio Transmission Technology – мобильная технология передачи цифровых данных