5.8. Система ARTS.
Разработка фирмы Motorola (США). ССС с расширенной коммутацией, совместима с AMPS с точки зрения использования АС, разработанных в переносном варианте с выходной мощностью 1 Вт. С целью сохранения баланса уровней принимаемых сигналов в ARTS предусмотрена регулировка выходной мощности АС, которая выполняется автоматически по командам БС. В радиотракте использованы направленные 60-градусные антенны, обеспечивающие хорошее качество связи.
5.9. Стационарная сотовая радиотелефонная сеть RSS.
Одним из наиболее интересных направлений в развитии систем с сотовой структурой является построение стационарных радиотелефонных сетей для связи с удаленными абонентами. Важным преимуществом таких систем является использование радиоканала для обмена сообщениями между ячейками и коммутационной станцией. При таком подходе достигается существенное снижение удельных затрат на одного абонента и быстрый ввод всей системы в эксплуатацию. Фирма NEC разработала цифровой вариант сотовой системы связи RSS для радиотелефонной связи абонентов, рассредоточенных на площади радиусом 600 км. Территория обслуживания разделена на ячейки радиусом 30 км, в центре каждой установлен приемопередатчик, который работает не только как БС, но и как ретранслятор, передающий сообщения с соседнюю ячейку. Для передачи речевых сообщений используется адаптивная дифференциальная ИКМ с временным уплотнением каналов и скоростью передачи 32 кбит/с. В одной из ячеек располагается ЦС, от которой передается цифровой поток информации в виде последовательности кадров. Каждый кадр длительностью 4 мс (2816 бит) содержит 16 временных каналов, один из которых служебный. Одна БС обслуживает до 21 абонента, непосредственно подключенных к ней с помощью средств проводной связи, и, кроме того, осуществляет радиосвязь в своей ячейке с удаленными АС, к каждой из которой можно подключить до 21 абонентского комплекта. Приняв информацию из соседней ячейки, БС выделяет необходимые сведения для своих абонентов, регенерирует оставшуюся часть и транслирует на другой частоте в следующую ячейку. В случае, когда временные каналы свободны, в RSS предусмотрена возможность выключения передатчиков на определенный промежуток времени, что дает заметную экономию потребляемой мощности. Таким образом, система RSS является универсальной с точки зрения структуры разветвления, обладает высокой экономической и спектральной эффективностью.
5.10. Перспективы развития ССС.
5.10.1. Цифровые ССПС с шумоподобными сигналами.
Следующее поколение сотовых систем предусматривает использование цифровых ССПС, обладающих большим числом абонентов и высоким качеством передачи речевых сообщений и данных в цифровой форме. Цифровая ССПС (Cellular Digital Radio Communication System CD900), предназначенная для работы в диапазоне 900 МГц, использует широкую полосу частот, несколько алгоритмов доступа и аппаратуру цифровой обработки сигналов. Для повышения помехоустойчивости используются многопозиционное кодирование и шумоподобные сигналы (ШПС). Система CD900 используется как составная часть интегральной цифровой сети связи.
К системе CD900 на этапе разработки были предъявлены следующие требования:
- высокая пропускная способность для обслуживания большого числа подвижных абонентов (порядка 10 S06 T на сеть);
- высокая частотная эффективность использования отведенного диапазона частот;
- высокое качество передачи при высокой помехоустойчивости;
- большие функциональные возможности, в том числе полное дуплексное обслуживание, автоматический перевод абонентов с одной базовой станции на другую, автоматический поиск абонентов на всей территории обслуживания, меры по защите информации и предотвращение несанкционированного доступа в систему;
- обмен речевыми сообщениями и различного рода данными, а также дополнительные сервисные возможности, в том числе передача сигналов бедствия, персональный радиовызов и т.п.
В 1979 г. ВАКР выделила диапазон частот 860..960 МГц (сокращенно: диапазон 900 МГц) для разрабатываемых систем подвижной связи. Для дуплексной связи в Европе выделяются две полосы частот 2 x 25 МГц в этом диапазоне.
В 1983 г. группа GSM (Group Service Mobile) в составе СЕРТ начала разрабатывать общеевропейский стандарт для будущих ССПС в диапазоне 900 МГц. В начале 1985 г. эта группа приняла решение о концентрации усилий на разработке цифровых систем передачи информации. Именно поэтому для будущей системы был выбран диапазон 900 МГц.
Описываемая система CD900 является полностью цифровой, что позволяет обеспечить высокое качество передачи информации между подвижным и стационарным абонентами. Использование цифровой коммутации и цифровой обработки соответствует идеологии интегральной цифровой сети связи. Для передачи телефонных, телексных и факсимильных сообщений рекомендуется использовать скорость передачи 64 кбит/с и применять соответствующие модемы. Переход к широкополосной цифровой радиосвязи позволяет применить многостанционный доступ с временным разделением каналов (МДВР). Для борьбы с многолучевостью и взаимными помехами рекомендуется использовать цифровую обработку широкополосных ШПС. В широкополосной цифровой ССПС помимо МДВР используется частотное (на основе сотовой структуры) и кодовое (на основе применения ШПС) разделения каналов. Для реализации всех перечисленных методов необходимо широко использовать СБИС и микропроцессоры.
При проектировании системы CD900 предусматривалась ее совместимость с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), используемой в ТФОП. Предполагается, что эта система будет обслуживать 1 млн. абонентов на площади ФРГ (250 тыс. км S02 T). Ожидаемая интенсивность трафика в ЧНН составит 0,015 Эрл/абон., что соответствует 15 тыс. одновременных вызовов. При упомянутой интенсивности трафика (0,015 Эрл/абон. + 100%-ный резерв) и среднем радиусе зоны 10 км необходимо иметь 38 информационных каналов на одну базовую станцию (БС). В центре каждой ячейки шестиугольной формы расположена БС с тремя секторами обслуживания. Каждая БС работает ка концентратор, обеспечивая доступ в систему нескольким абонентам. Кадр МДВР изображен на рис.12.
Длительность кадра равна 31,5 мс, это время делится на 63 временных интервала по трем группам, каждая из которых принадлежит одному из трех секторов БС. Каждый временной интервал используется как временной канал в МДВР. Из 63 каналов три являются каналами сигнализации (КС), т.е. служат для управления системой, а остальные 60 - информационными каналами (ИК). Периодически каждый информационный временной канал просматривается на занятость. Скорость передачи составляет примерно 1,5 Мбит/с. При равномерном распределении трафика каждой из трех антенн БС последовательно выделяется временной интервал, содержащий 20 информационных каналов и один канал сигнализации, который выполняет функции управляющего канала. Каждый временной (канальный) интервал делится на четыре части: синхросигнал (преамбула); стартовый сигнал, определяющий начало передачи информации (флажок); информационная часть (504 бит) и защитный интервал.
Базовые станции (рис.13) через узловые АТС-П подключаются к телефонной сети общего пользования (ТФОП). Управляет ССПС СD900 центральная станция (ЦС).
Предполагается, что в системе СD900 будут приняты меры для борьбы с многолучевостью, затенениями, межканальными и взаимными помехами, организованными помехами и шумами. Результирующая скорость передачи 1,5 Мбит/с. Для борьбы с многолучевостью используется разделение лучей при передаче широкополосных ШПС с их последующим накоплением. При расширении спектра применяются 32 кодовых слова по 32 бита, каждое из них первоначально содержит 5 бит информации. При переходе к биортогональным словам, а затем к квадратурному кодированию каждое слово содержит уже 12 бит, которые переносятся 32 двоичными единицами, т. е. расширение спектра равно 2,67.
На рисунке 14 приведена структурная схема передатчика, а на рис. 15 - структурная схема приемника системы CD900. На схемах приведены блоки, характерные для БС и АС. Мощность передатчика БС 25 Вт, мощность передатчика мобильной АС 4 Вт и мощность передатчика портативной АС 0,1 Вт. Приемник имеет три блока обработки: согласованный фильтр, многоканальный коррелятор и решающее устройство. В качестве синхросигнала используется псевдослучайная последовательность из 127 двоичных единиц, дающая выигрыш 20 дБ. Обработка 32 кодовых последовательностей дает выигрыш 15 дБ. Используется также кодовое разделение и частотное разделение с коэффициентом повторения частот, равным 3. В полосе 6 МГц располагается 60 каналов, а весь диапазон шириной 24 МГц делится на четыре поддиапазона по 6 МГц, в каждом из которых содержится 60 каналов БС. В системе CD900 спектр частот используется в 1,7...2,4 раза эффективнее, чем в системах с ЧМ и частотными каналами шириной 25 кГц.