ZESTAW 10

1. Podstawowa pojemność UMTS.

Założenia:

- system jednokomórkowy

- stacja bazowa dookólna umieszczona jest w środku komórki

- abonenci przesyłają dane o stałej przepływności (zysk rozpraszania ma tą samą wartość dla wszystkich transmisji)

Pojemność idealizowanego systemu, wyrażona przez liczbę K_max użytkowników jednocześnie obsługiwanych przez komórkę, wzrasta wraz ze wzrostem zysku rozpraszania G_p i zależy od dopuszczalnej minimalnej wartości (E_b/I₀)_min (rośnie w przypadku obniżenia jakości transmisji)

gdzie: E_b/I₀ - stosunek energii E_b przypadającej na jeden bit przesyłanej sekwencji informacyjnej do gęstości widmowej zakłóceń.

G_p - zysk rozpraszania

N - moc szumów

I_c - moc zakłóceń pozasystemowych

S - moc sygnału użytecznego

2. Rozpraszanie w UMTS.

1. Bezpośrednie rozpraszanie sygnału ciągiem pseudolosowym (Direct Sequence Spread Spectrum -- DSSS)

W nadajniku DSSS każdy bit danych mnożony jest logicznie przez ciąg pseudolosowy PN.

Sygnał na wyjściu nadajnika DSSS:

S(t)=C(t)·d(t)

gdzie: S(t) - sygnał zmodulowany DSSS

C(t) - kod pseudolosowy

d(t) - sygnał informacyjny (dane)

Sygnał r(t) na wejściu odbiornika składa się z sygnału nadawanego S(t) oraz addytywnego

sygnału zakłócającego i(t):

r(t)=S(t)+i(t)=C(t)·d(t)+i(t)

Sygnał na wyjściu układu mnożącego odbiornika:

z(t)=C(t)·r(t)=C(t)·C(t)·d(t)+C(t)·i(t)=d(t)+C(t)·i(t)

W odbiorniku realizowana jest kompresja sygnału informacyjnego d(t) oraz rozproszenie

sygnału zakłócającego i(t).

Wpływ szumu szerokopasmowego ogranicza się poprzez filtracje sygnałów w paśmie częstotliwości wymaganym dla sygnału użytkowego.

2. Rozpraszanie widma poprzez skakanie po częstotliwościach (Frequency Hopping - FHSS)

Dla pojedynczej częstotliwości nośnej szerokość pasma nadawanego jest równa szerokości

pasma sygnału zmodulowanego za pomocą konwencjonalnej MFSK.

Przy wybieraniu nośnych w pełnym zakresie spośród N częstotliwości nośnych sygnał

zajmuje pasmo znacznie szersze.

Widmo sygnału obserwowane w czasie dłuższym niż transmisja na jednej nośnej jest w przybliżeniu płaskie i składa się z widm użytych kanałów.

3. Rozpraszanie widma poprzez skakanie w dziedzinie czasu (Time Hopping -- THSS)

Sygnał informacyjny w dziedzinie czasu dzielony jest na k-bitowe paczki, które umieszczane

są w ramce o czasie trwania T_f

Położenie transmitowanej paczki danych (k-bitowej) w ramce jest uzależnione jest od

sekwencji pseudolosowej,

Widmo sygnału x(t) jest J - krotnie szersze w porównaniu z widmem sygnału d(t) (J - ilość szczelin)

d(t) - ciąg danych, dzielony na fragmenty k-bitowe

x(t) - sygnał na wyjściu układu bramkującego - podawany na wejście dowolnego modulatora (PSK)

4. Rozpraszanie widma poprzez przemiatanie częstotliwości (Chirp Modulation)

Każdy bit ciągu informacyjnego jest rozpraszany widmowo po całym paśmie, w którym

odbywa się transmisja sygnału.

Rozpraszanie odbywa się szeregowo (zmieniana jest w sposób ciągły częstotliwość sygnału)

5. Połączenia hybrydowe dwóch lub więcej z powyższych metod.

Zysk przetwarzania

Dla systemów SS definiuje się pojecie tzw. zysku przetwarzania. Zysk przetwarzania G,

podawany w [dB], informuje o tym w jakim stopniu stosunek sygnału do szumu SNR na

wyjściu układu poprawił się w stosunku do wartości SNR na wejściu:

G = SNR_wy /SNR_we

Zysk przetwarzania w systemach SS powstaje w wyniku rozproszenia widma sygnału

użytecznego w nadajniku, a następnie kompresji tego widma w odbiorniku i przy

jednoczesnym rozproszeniu innych sygnałów i ograniczeniu ich pasma częstotliwości.

Dla systemów SS zysk przetwarzania G definiuje się jako stosunek szerokości pasma sygnału

przesyłanego w kanale radiowym B_SS do szerokości pasma sygnału informacyjnego B:

G = B_SS/B

3. GSM - jak zwiększyć kanał sterujący.

Kombinacje kanałów:

Kombinacja IV (FCCH + SCH + CCCH + BCCH):

Kanały sygnalizacyjne w kilku kanałach fizycznych (BTS z dużą liczbą kanałów TCH)

- transmisja wyłącznie kanałów logicznych rozsiewczych i wspólnych;

- zawsze umieszczana jest w zerowej szczelinie jednego z kanałów radiowych BTS;

- wszystkie kanały w górę są kanałami RACCH - żądania przydziału kanału SDCCH

- pozostałe kanały (kombinacja nr 6 i 7) w następnych szczelinach

Kombinacja V (FCCH + SCH + CCCH + BCCH +SDCCH/4 + SACCH/4):

Transmisja od BTS do MS

- Kanał sygnalizacyjny BTS w 1 kanale fizycznym - zawsze szczelina nr 0

- W jednym kanale fizycznym transmitowane są wszystkie logiczne kanały

sygnalizacyjne (rozsiewacze, specjalne i wspólne)

Transmisja od MS do BTS

- Dla BTS z niewielką liczbę kanałów TCH (1-2 kanałów radiowych)

- Każdy z 4 kanałów SACCH i CCCH nadawany jest co drugą wieloramkę (szybkość transmisji 2 pakiety/s)

Kombinacja VI (CCCH + BCCH):

- zwiększenie dostępnej liczby kanałów wspólnych i rozsiewczych;

- nie umieszcza się w tej kombinacji kanałów FCCH i SCH;

- kombinacja VI kanałów logicznych zlokalizowana jest zawsze w parzystych szczelinach (2,4,6) kanału radiowego, na którym transmitowana jest kombinacja IV

Kombinacja VII (SDCCH/8 + SACCH/8):

- zwiększenie o 8 dostępnej liczby kanałów DCCH i SACCH do przesyłania informacji w trakcie rejestracji, identyfikacji i uwierzytelnienia abonenta oraz zestawiania połączenia

- Umieszczana zawsze w nieparzystych szczelinach (1,3,5) kanału radiowego, na którym transmitowana jest kombinacja IV;

- każdy z kanałów SACCH nadawany jest co drugą wieloramkę (szybkość transmisji 2 pakiety/s)

4. Rejestry uczestniczące w przełączaniu między komórkami.

Chyba HLR i VLR ale nie znalazłem w literaturze jednoznacznego potwierdzenia.

5. Współczynnik ochronny.

gdzie: D - odległość środków komórek nadających na tej samej częstotliwości

R - odległość środka komórki (sześciokąta) od jej wierzchołka

N - liczba komórek w zespole (klastrze)

Im większe Q tym mniejsze zakłócenia współkanałowe (komórki dysponujące tymi samymi kanałami są bardziej od siebie odległe lub ich wielkość jest mniejsza).

Odległość D jest funkcją stosunku mocy sygnału do mocy interferencji, a ten zależy od liczby interferujących komórek K₀:

Moc sygnału dochodzącego do anteny odbiorczej oddalonej od anteny nadawczej o odległość d jest proporcjonalna do d^-γ (γ - zależy od rodzaju środowiska propagacyjnego, w praktyce przyjmuje się γ =2÷5,5). Na skraju komórki centralnej przy założeniu że stacje bazowe generują sygnały z tą samą mocą otrzymujemy:

Dla K₀=6:

Powyższy wzór ustala zależność stosunku odległości pomiędzy komórkami o tym samym zestawie częstotliwości kanałowych a ich promieniem przy założeniu określonego stosunku sygnału do zakłóceń wspólnokanałowych oraz rodzaju środowiska.

Po modulacji widmo sygnału DSSS jest skupione

wokół częstotliwości nośnej f_RF

Główna część widma zajmuje pasmo równe

dwukrotnej częstotliwości kodu rozpraszającego, a szerokość wstęg bocznych jest 2 razy mniejsza.

Brak ciągów pseudolosowych

uniemożliwia stosowanie

zwielokrotnienia kodowego

CDMA, (przesyłania w tym

samym paśmie wielu

sygnałów pochodzących od

różnych użytkowników).

---