CDMA стандартты ұялы байланыс желісін талдау
7
8
9
10
Аңдатпа
Бұл бітіру жұмысы CDMA стандартының параметрлерін зерттеуге
бағытталған.
CDMA стандартының радиоинтерфейстері, құрылымы,
технологиялары, жұмыс істеу қағидалары қарастырылған. Сондай-ақ ұялы
байланыс желісінің базалық мүмкіндіктері, BSC жүйелерінің сипаттамалары
зерттелді, сонымен бірге Borland Pascal және Mathcad программаларында
есептеулер жүргізілді.
Өміртіршілік қауіпсіздігі тарауында қауіпті және зиянды өндірістік
факторлар мен еңбекті қорғау шаралары талданған.
Экономикалық бөлімде жүйені жобалауға, жасауға және енгізуге
кеткен шығындар есептелген. Бітіру жұмысының экономикалық тұрғыдан
тиімділігі сипатталған.
Аннотация
Данная выпускная работа направлено на исследование параметров
стандарта CDMA.
Были рассмотрены следующие вопросы: радиоинтерфейс, структура,
технологии стандарта CDMA. Также исследованы базовые возможности
сотовой связи, характеристики системы
BSC,
были произведены
математические моделирования на программах Borland Pascal и Mathcad.
В дипломном проекте рассмотрены следующие темы: описание
поколений сотовой связи (начиная с NMT-450), описание стандартов 3G,
описание стандарта UMTS (архитектура и особенности сети).
В разделе БЖД производится анализ опасных и вредных
производственных факторов и защитных мероприятий по охране труда.
В экономической части производится расчет затрат на разработку,
проектирование и внедрение системы, из которой видно, что проект является
экономически эффективным.
11
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1 CDMA стандартты ұялы байланыс желісін талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ...
1.1 Боржар қаласындағы байланыстың қазіргі кездегі жағдайы ... ... .
1.2 CDMA технологиясының ұстанымы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.3 CDMA ұялы байланыс желісінің ерекшелігі ... ... ... ... ... ... . ..
1.4 CDMA технологиясын суреттеу және жүйені қарастыру ... ... ...
1.5 CDMA стандартының негізгі қағидалары ... ... ... ... ... ... . ... ..
1.6 CDMA стандартты жүйенің жұмыс істеу қағидасы ... ... ... ... ...
2 CDMA жүйелеріндегі құрылғыларды таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ...
2.1 CDMA арналарының құрылымы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.2 CDMA2000 1xEVDO технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3 CDMA2000 1xEVDO интерфейсі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... .
2.4 Базалық станциядан бағытталған арна құрылымы ... ... ... ... ... .
3 Негізгі есептеу бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.1 Тура қосылу ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.2 Кері қосылу ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.3 Базалық станцияның сыйымдылығына талдау жүргізу ... ... ... ...
3.4 Боржар қаласының аумағында CDMA 2000 желісі үшін қамту
аумағын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.5 РРЖ пролетін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.6 C++ Builder бағдарлама көмегімен РРЖ интервалында дабыл
деңгейін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4 Өміртіршілік қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.1Еңбек шартын талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ...
4.2Қауіпті және зиянды өндіріс факторларына талдау ... ... ... ... ...
4.3Жұмыс орнын орналастыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
4.4 Микроклимат ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.5 Өндірістік шудан қорғау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ...
4.6 Электр қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4.7 Өрт қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5 Экономикалык болім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... .
5.1 Ұялы байланыс нарығының қалыптасуы ... ... ... ... ... ... . ... ...
7
8
8
9
15
19
21
22
27
27
28
29
32
35
36
42
44
46
50
58
60
60
62
63
65
67
70
75
78
78
5.2Ұялы
байланыс желісінде кәсіпорынның экономикалық
тиімділігінің бағасы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Қысқартылған сөздер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
А Қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Б Қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
В Қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
12
80
89
90
91
92
94
96
Кіріспе
Қазақстан егеменді және тәуелсіз мемлекет ретінде әлемдік стандарттарға
жауап беретін және жоғары сапалы және тұрақты байланыс сұраныстарын
қанағаттандыратын телекоммуникация технологияларын дамытуды қолға
алуда. Экономикалық жағдайдың жақсаруы елдегі байланыс сапасына, оны
кеңейтуге деген сұранысты арттырады. Қазіргі кезде байланыс желілері
тарапынан көрсетілетін қызмет түрлеріне деген сұраныс қарқынды өсуде.
Әрқашан қолымызда болатын жеке байланыс құралдарын пайдаланып,
мәліметтер мен сөзді тарату мүмкіндігі пайда болды. Жеке байланыс бәріне
ортақ сөйлесу құралы ретінде қолданыла бастады.
Қазіргі кездегі телекоммуникациялық құралдардың ішінде ұялы байланыс
желілері ең жылдам дамуда. Оны енгізу жиіліктер жолағын тиімді пайдалану
және телекоммуникациялық желілердің өткізу қабілетін арттыруға мүмкіндік
берді. CDMA технологиясының жоғары сыйымдылық, жоғары бөгеуілге
шыдамдылық және жүйе құрылымының қарапайымдылығы секілді
артықшылықтары оны пайдалану тиімділігін негіздейді.
Үшінші ұрпақтың ұялы байланыс стандарты болып саналатын CDMA
стандарты тұрғындар саны аз және орналасуы бойынша қиын аймақтарға
байланыс қызметтерін көрсету үшін өте ыңғайлы. Аудан мен оның
қарамағындағы ауылдарды 3G ұялы байланысымен қамту абоненттерге тиімді
және аз шығынды қажет ететін байланысты ұсынуға мүмкіндік береді.
Кәдімгі сымды желісін (абоненттік желі) құру, оператор жағынан үлкен
шығындарды талап ете қана қоймай, сонымен қатар оны қолдану кезінде де
операторды көптеген шығындарға ұшыратады.
Абоненттік желісін тығыздаумен, сымсыз технологияларға негізделген
шешімдер жиі қолданылады. Себебі олардың артықшылығы сымды
инфраструктура дамылмаған жағдайда білініп шығады.
Сымсыз жүйелер немесе абоненттік радиоқатынас жүйелер желіні қысқа
мерзім ішінде құруға мүмкіндігін береді. Яғни, бұл бастапқы қаржы
шығындарды қысқартады.
Сонымен қатар желілерді қолдану және техникалық жағынан қамтамасыз
етуге кеткен шығындардың көлемі азаяды. Абоненттік желісін құруының басқа
әдістермен қатар сымсыз желісін қолдану кез-келген сымды өткізу жағынан
ыңғайсыз абонентке жеткізу мәселесін тез арада шешуге мүмкіндігін береді.
Қазіргі кезде телекоммуникациялық нарықта көптеген абоненттік
радиоқатынастардың түрлері бар. Олар өздерінің архитектурасы және
техникалық параметрлер бойынша бір-бірінен өзгешеленеді.
13
1 CDMA стандартты ұялы байланыс желісін талдау
1.1 Боржар қаласындағы байланыстың қазіргі кездегі жағдайы
Ордабасы ауданы 1991 жылы 12 мамырда құрылды. Әкімшілік орталығы
- Боржар қаласы, облыс орталығынан қашықтығы (Шымкент қ.) 32 км. Көлемі
- 12,2 шаршы км.. Елді мекендері - 25, соның ішінде бес кент. Әкімшілік
құрамында 11 ауылдық және 3 кенттік округ бар.
Халық саны - 27000 . Ауылдық жерлерде 17000 адам, жұмысшы
кенттерінде - 5000 адам мекендейді. Экономикалық белсенді халықтың саны
15000 адам, зейнеткерлер -8124, мүгедектер - 920. Халықтың ұлттық құрамы:
орыстар 22,4%, қазақтар 71,5 %, басқа ұлттар 6,1%.
Ордабасы ауданында 11 автоматты телефон станциясы, EDGE және
CDMA 450 радио телефон станциясы аудан халқына қызмет көрсетуде. Осы
станциялардың барлығы да халықаралық сөйлесу жүйесіне қосылған. Сонымен
қатар Боржар қаласына қазіргі уақытта 8, ауылдарда 5 таксофон аппараты іске
қосылған. Боржар қаласы бойынша кең жолақты Интернет желісіне қатынау
MEGALINE мүмкіндігі бар жабдықталған Meqaline порттары толық іске
қосылған. Аудан орталығында орналасқан барлық мектептер Интернетті
Megaline арқылы пайдалануда.
DWDM енгізу -- толық оптикалық желілер бағыты бойынша қозғалыс.
Қазірде коммерциялық түрде оптикалық енгізушығару мультиплексорлары
жұмыс істеуде және алғашқы оптикалық кросс-коннекторлар іске асырылуда.
IP-телефония, Интернетке кеңжолақты мүмкіндік, электрондық почта,
ағындық бейне және мәліметтерді тарату, бейнеконференция, виртуалдық жеке
компьютерлік желілер және т.б. қазіргі кездегі жаңа қызметтерді енгізу
қажеттілігі артуда. Қойылған тапсырманы шешу қалааралық және
станцияаралық байланысты жаңаша ұйымдастыруға мүмкіндік беретін,
электрондық АТС, сонымен қатар талшықты-оптикалық байланыс жолдарын
және SDH аппаратураларын кеңінен енгізу арқылы жүзеге асыру көзделген.
Қалада
байланыс қызметтерін Оңтүстік
Қазақстан облыстық
телекоммуникация дирекциясы АҚ Қазақтелеком филиалы қамтамасыз етеді.
"GSM Kazakhstan" байланыс операторының KCell, Activ брендтері, ЖШС Кар -
Тел байланыс операторының Beeline брендтері жұмыс істейді. Байланыс
желісі толығымен дерлік цифрлық, ҚТС-да абоненттік жолда бессандық
нөмірлену жүйесі қабылданған.
Қазақтелеком ұлттық байланыс операторының даму бағдарламасына
сәйкес, байланыс саласының технологиялық түрленулерінің негізін құрайтын,
жүйеқұрушы жобалардың ең ірісі ҰАСМ (НИСМ) құрылысы болады. Бұл
жобаның концепциясы SDH сақина технологиясын қолдану арқылы аналогтық
магистральдық желіні жерүсті талшықты - оптикалық жоғары жылдамдықты
цифрлық магистральдық желіге толығымен ауыстыру қажеттілігіне негізделеді.
14
Нәтижесінде республиканың барлық аймақтарын, бүкіләлемдік ақпараттық
желіге кем дегенде үш шығысы бар үш ірі сақина түрінде байланыстыру жүзеге
асырылады. Болжамдарға сәйкес, ҰАСМ құрылысының арқасында
магистральдық желіні эксплуатациялау арзандайды, байланыс сапасы
жақсарады, сондай-ақ жоғары сапалы цифрлық байланыс арналары мен
транспорттық ортаның ұсынылуы негізінде, республикада телекоммуникация
нарығының дамуын қамтамасыз етеді.
CDMA2000 байланыс жүйесі байланыс сапасының артуына және
интернет тұтынушыларының саны бойынша әлемдегі ең дамыған 50
мемлекеттің қатарына кіруіне себебін тигізеді және біздің мемлекеттің әлемдік
ақпараттық кеңістікке интеграциясы процесін жылдамдатуға мүмкіндік береді.
1.1-сурет.Шымкент - Боржар қалаларындағы қазіргі
кездегі байланыс жүйелері
1.2 CDMA технологиясының ұстанымы
CDMA-ға негізделген
радиоқатынас құру жүйелерінің село
телефонизациясының мәселерін шешу тұрғысынан қызметтердің біріктірілген
жиынтығы (сөз және мәліметтер) бар абоненттік қатынас құру желісінің
ашылуы кезінде максимал жылдамдық пен икемділікті қамтамасыз ететін ең
арзан шешім болып табылады.
Ұялы байаныс желісіне арналған арналарды кодты ажырамасы бар
жүйелерінің стандарты 1990 жылы пайда болды
-
бұл
Qualcomm
компаниясымен жасалған TIA IS-95 болып табылады.
CDMA-да жетекші қосарланған тізбектіліктің модуляциясы жүзеге
15
асырылады, ол дабылдың спектрін кеңейтеді және оның пішінін өзгертеді.
Жиілікті секірістәрізді қайта өзгертетін (frequency-hopping spread spectrum -
FHSS) кеңейтілген спектрді пайдалану кезінде дабылды тарату кездейсоқ
тізбектілік қасиеті бар жиіліктердің анықталған жиынтығының көмегімен
жүзеге асырылады. Барлық дабылдар бірдей жиілікті радиоарнада шығарылады
. 1.1 суретте жиілікті секіріс тәрізді қайта өзгертетін дабылдарды таратудың
мысалы келтірілген (frequency hopping - FH) .
Қабылдағышта
пайдалы дабыл коррелятордың көмегімен
шоғырланады, ол анықталған қосарлы тізбектілікке сәйкес пішіні бар дабылды
таңдауға мүмкіндік береді. Қалған басқа дабылдар қабылдағышпен шу ретінде
қабылданады. Мұндай дабылдың жиіліктік спектрі таржолақтымен
салыстырғанда айтарлықтай кең. Дабылдардың берілген типі кеңейтілген
спектрі бар дабылдар немесе шутәрізді дабылдар (ШТС) деп аталады.
Дабылшу арақатынасы сол ақпараттық жылдамдық кезінде жиіліктер
жолағын кеңейту есебінен жоғарылатылуы мүмкін. Бұл шутәрізді дабылдың
базаларын жоғарылату деп аталады.
Кеңжолақты CDMA-да жиіліктерді қайта пайдалану әрбір
ұяшықтасекторда жүзеге асырылады, себебі олардың барлығы да бір жиіліктер
жолағын пайдаланады [1].
f
E
5 8 3 6 1 7 4 2
f8
f7
f6
f5
f4
f3
f2
f1
f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8
f
t
1.2-сурет. Жиілікті секіріс тәрізді қайта өзгертудің мысалы
Жиілікті қайта пайдалану коэффициенті CDMA үшін таржолақты FDMA
жүйелеріне қатысты үштен екіден бірден жетіні құрайды.
Ұялы телефонда көрші ұяшықтардан келетін интерференцияны азайту
және аккумулятор зарядының сақталу ұзақтығын мерзімін ұзарту үшін
шығарылатын радиодабылдардың қуатын басқару қолданылады. Бұл ұялы
станцияның және базалық станцияның жұмыстарын жақсарту үшін
таратқышының деңгейін реттеуге мүмкіндік береді .
СDMA желісінің сыйымдылығын анықтайтын, негізгі шама-шарттар,
олар:
- пайдаланылатын шу тәрізді дабылдардың базасы;
- дабылдыңшудың бүркемелі кездейсоқ тізбектіліктегі ақпараттық
16
битпен арақатынасы (ПСП - Pseudo Noise (PN) code);
- сөздік дабылдарды цифрлық тарату жылдамдығы (voice dute cycle);
- жиіліктерді қайта пайдалануды тиімділігі (frequency reuse
efficiency);
- ұяшықтардағы секторлардың саны.
FHSS технологиясымен көп жиілікті манипуляция пайдаланылады
(multiple frequency shift keying - MFSK). Схемада MFSK дабылының FHSS
жиілігі TC секунд периодтылықпен өзгереді. Жиілікті қайта өзгерту жетекші
FHSS-те MFSK дабылын модуляциялау арқылы жүзеге асырылады. Соның
нәтижесінде MFSK дабылы сәйкесінше FHSS арнасы бойынша беріледі.
Мұндағы М төртке тең, яғни кіретін мәліметтердің әрбір екі битін кодтау үшін
такт кезінде жиіліктің төрт түрі пайдаланылады.
CDMA жүйесінде абоненттердің саны ішкі бөгеуілдердің деңгейіне
тәуелді. Базалық станцияның келісілген станциялары жақын-алыс
эффектісіне өте сезімтал, базалық станцияға жақын орналасқан мобильді
станция үлкен қуатта жұмыс істейді де, басқа алыс дабылдарды қабылдаған
кезде бөгеуілдердің жоғары деңгейін құрып, жүйенің өткізгіштік қабілетін
төмендетеді. Бұл жағдай барлық мобильді станцияларда болады, бірақ
ортогоналды шусияқты дабылды қолданатын жалпы жиілік жолағында жұмыс
істейтін CDMA-жүйесінде дабылдардың бұзылуы ең жоғары дәрежеде болады.
Егер осы жүйеде қуатты реттеу болмағанда бұл жүйе сөзсіз TDMA базасындағы
ұялы желілердің сипаттамаларына орын беретін еді. Сондықтан, СDMA
жүйесінің басты проблемасы әрбір станцияда индивидуалды қуатты басқару.
CDMA стандартындағы көпсәулелікпен күресуді айта кеткен де жөн.
Шусияқты дабылдардың қабылдағышында бірнеше сәулелерді бөліктеп өңдеу
жүргізіледі. Бұл кезде, базалық станцияның әрбір қабылдайтын арнасында 4
коррелятор, ал қозғалмалы станцияда-3 коррелятор параллельді жұмыс істейді,
нәтижесінде әртүрлі бағыттан келген сәулелердің энергиясын қосу мүмкіндігі
туады. Бұл қабылдау нүктесінде дабыл деңгейіне деген талапты төмендетеді,
оның үстіне бір ұялыдан келесі ұялыға өткенде жұмсақ режимді эстафеталық
таратуды жүзеге асырады. CDMA2000 стандартында арнайы кеңістіктік-
жиіліктік тасымалдау қолданылады. Көпжиілікті дабыл тасымалданған антенна
арқылы таралады және қабылдау нүктесіне бірнеше сәулелер түседі.
ЕвNо - екілік тізбектіліктің битіне келетін дабыл қуатының қатынасы, ол
шудың спектрлі қуатына қатысты спектрді кеңейту үшін пайдаланылады.
Модуляция технологиясының тиімділігі ЕвNо = 7,5 дБ қатынасы кезінде
дабылдардың ажыратылуын қамтамасыз етеді.
Бұл шама-шарт толығымен жиілікті модуляциясы бар дабылға арналған
дабылшу қатынасына ұқсас, ол осы тәрізді қабылдау шартында 18 дБ-ді
құрайды [2].
17
1.3- сурет. Жиілікті секіріс тәрізді қайта өзгертетін кеңейтілген
спектрдегі байланыс жүйесі
MFSK (M = 4, k = 2) дабылының өзі пайдаланылған FHSS - тың жедел
схемасының мысалы 1.3 суретте келтірілген. Мұндағы әрбір дабылдық
хабарлама екі жиіліктік үнге сәйкес келеді. Шу мен елеулі бөгеуілдер болған
жағдайда жедел схема баяумен салыстырғанда сапалы байланыс береді.
1.4- сурет. Жиілікті баяу қайта өзгертетін спектрдің кеңеюі
MFSK, M = 4, k = 2)
18
(модуляция
1.5- сурет. Жиілікті жедел қайта өзгертетін спектрдің кеңеюі
Қуатты басқару қажетті жұмыс сапасын қамтамасыз ету үшін шектеулі
минимал жағдай деңгейінен асырмай жылжымалы терминал қабылдағышының
кірісінде ЕвNо көрсеткішін ұстап тұруға мүмкіндік береді (7,5 дБ).
Көбінесе сөзді екі жақты беретін толықдуплексті жүйеде сөйлеп
тұрғанның белсенділік коэффициенті 35 пайыз шамасынан аспайды (сөз
ұзақтылығының сөйлесу ұзақтығына пайыздық қатынасы).
1.6-сурет.Тікелей тізбектілік тәсілімен кеңейтілген спектрді пайдалануы
CDMA жүйесінде үзіліс детекторлары пайдаланылады, олар үзілістерді
бермей, тек қана активті сөздерді беруге мүмкіндік береді.
Өзара
әсерлесетін кедергілерді ескермей-ақ түрлі абоненттердің
дабылдық интерференциясынан жүйенің сыйымдылығы екі - екі жарым есе
көбейеді.
Шығыстағы дабылды кеңею кодымен өңдегеннен кейін тікелей
тізбектілік тәсілімен спектрдің кеңеюі кезінде (direct sequence spread spectrum -
DSSS) әрбір битке берілетін дабылға сәйкес бірнеше биттер қойылады.
Спектрдің кеңею дәрежесі кодтағы биттер санының мөлшеріне тура
прпорционал болады .
DSSS-ты пайдалану тәсілдерінің бірі - жоққа шығаратын НЕМЕСЕ - ні
пайдаланатын цифрлық ақпараттық ағынды және битті тізбектіліктегі кодты
кеңейтуді біріктіру болып табылады. Жоққа шығаратын НЕМЕСЕ операциясы
19
келесі ережелерге сәйкес жүзеге асырылады:
0 0 0, 0 1 1, 1 0 1, 1 1 0
BPSK схемасы бойынша d(t) мәліметтер ағынынан алынған sd(t)
функциясын c(t) функциясына көбейту арқылы модуляцияны пайдалану
шамасы 1.6 суретте келтірілген.
Жүйедегі ортақ интерференция бір ұяшықтың ішіндегі абоненттер
дабылдарының, көрші ұяшықтағы абоненттер дабылдарының интерфейстерінен
және шу аясының деңгейлерінен құралады.
Толығымен іске қосылып тұрған жүйедегі көрші ұяшықтағы
абоненттердегі интерференциялық дабылдардың қуаты қарастырылатын
ұяшықтағы интерференциялық дабылдар қуатының жартысын құрайды.Жан-
жаққа бағытталған (omni) антенналары бар жүйедегі жиілікті қайта пайдалану
коэффициенті қарастырылатын ұяшықтардағы басқа абоненттердің
интерференциялық дабылдарының қалған барлық басқа ұяшықтардағы
интерференциялық дабылдардың қосынды қуатына қатынасы ретінде
анықталады. Көршілес ұяшықтары бар, ұяшықтың сыйымдылығы оқшауланған
ұяшық сыйымдылығының үштен екі ретін құрайды.
Бағытталған антенналарды пайдалану кезінде (мысалы, 120 градус
болатын секторлы антенналары бар үшсекторлы ұяшық) интерференция
шамамен үш есе азаяды, себебі антеннаның секторында абоненттердің берілген
ұяшықта болған санынан шамамен үш бөлігі болады. СDMA желісінің
сыйымдылығы сәйкесінше үш есе жоғарылайды.
CDMA жүйелері өте берік және қорғалған байланысты құруға мүмкіндік
береді. Байланыс ұяшықты желісі CDMA технологиясының көмегімен IS-95
стандартында шағылған дабылдардың басылуына қол жеткізіледі, бұл осы
желілерді қалалық тығыз құрылыс жағдайында тиімділігін арттырады.
Синхронды кодты ажырама кезінде синхронды өңделуші дабылға қатысты
кідіріс уақыты бір микросекундтан аспайтын кез-келген дабыл шудың
құраушысы ретінде қабылданады [3].
Шу тәрізді дабылдардың қабылдағышы шағылған дабылдарды жеке-жеке
өңдеу мүмкіндігіне ие, бұл олардың энергиясын пайдалы дабылдарды
қабылдаған кезде пайдалануға мүмкіндік береді. Радиодабылды өңдеу
тиімділігін жоғарылату үшін максимал қуаты бар алты сәулені когерентті
шоғырландыру пайдаланылады.
20
1.7-сурет. Тура тізбектілік тәсілі бойынша спектрдің кеңею жүйесі
Әртүрлі кідірістері бар алты сәулелерден тұратын дабылдар алты
корреляторлармен параллель өңделеді және одан кейін кідірістің тізбектелген
элементтерінің көмегімен біріктіріледі. Бұл шағылған дабылдардың энергиясын
қабылдау кеінде пайдалануға мүмкіндік береді. Оңай берілу кезінде әртүрлі БС
- дың бірнеше сәулелері пайдаланылады. Қабылданатын дабылдардың жалпы
саны алтыға тең болып қалады. Оңай берілу аймағының ауқымы желінің
келтірілген нақшысына байланысты. Кеңжолақты шутәрізді дабылдар жүйенің
бөгеуілге орнықтылығын арттыруға болады.
1.3 CDMA ұялы байланыс желісінің негізгі ерекшеліктері
Code Division Multiple Access - арналары кодпен бөлуге негізделген
көпарналы рұқсат. CDMA жүйелерінде әрбір дауыстық ағын өзінің
ерекшеленетін кодымен белгіленеді және бір арнада бір уақытта өзге де
кодталған дауыстық ағындармен бірге таралады[1]. Қабылдау жағы шуылдан
дабылды бөліп алу үшін дәл сол кодты қолданады. Көптік дауыс ағындарының
арасындағы жалғыз ерекшелік бұл тек қана жеке код. Арна өте кең болады және
әрбір дауыс ағыны барлық диапазонды алып жатады. Бұл жүйе ені 1,23 МГц
арналық диапазонды пайдаланады. Дауыс 5,55 кбитс жылдамдықта кодталады.
CDMA жүйелері өте берік және қорғалған байланысты құруға мүмкіндік береді.
21
Сондықтан ол ондаған жылдар бойы АҚШ қарулы күштерінде қолданылды [4].
Жүйенің атап өтуге тұратын бірнеше ерекшеліктері бар. CDMA
жүйелерінің сыйымдылығы аналогты жүйелермен салыстырғанда жиырма есе
көп, өзге сандық жүйелерге қарағандаүш-алты есе көп. Оның негізінде
құрылған жүйелер желіде бір жиіліктер диапазонын көп есе пайдалану
мүмкіндігінің арқасында радиожиілікті қорды тиімді пайдаланады. CDMA
пайдалану бөгеуілдерді жоюдың арқасында байланыс сапасын арттырады.
Код тұтынушының сөйлеуін тіркеу үшін ғана емес, сонымен бірге
бұрмаланулар мен бөгеуілдерді жоятын сүзгі қызметін де атқарады. Енгізілген
кодтау алгоритмі құпиялылықтың жоғары деңгейін қамтамасыз етеді, ал
қателерді жөндеудің тиімді әдісі дабылдың көптолқындық таралуымен күресуге
мүмкіндік береді. Бұл қасиет жүйені таулы аймақтарда және биік құрылыс
нысаналары көп қалалық жерлерде тиімді пайдалануға рұқсат етеді.
Сөзді тарату сапасының сипаттамалары бойынша CDMA параметрлері
сымды арналар сапасымен тепе-тең болады. Қазіргі кезде CDMA жүйелерінің
көбі 13 кбитс-қа, жоғары сапалы 8 кбитс-қа арналған вокодерлерді
пайдаланады.
CDMA арналары бойынша тек қана дауыс емес, сонымен қатар өзге де
сандық ақпарат тарататындықтан онда бөгеуілдердің болмауы үлкен маңызға
ие. Стандарт қосымша қызмет түрлерін қамтамасыз етеді, себебі тұтынушы бір
арна арқылы бір арна арқылы дауыс пен факсті тарата алады[4]. CDMA
технологиясында мәліметтерді жоғары жылдамдықпен тарату үшін оларды
біріктірудің тиімді алгоритмі қолданылады.
Ұялы байланыстың сандық жүйелері екінші ұрпақ жүйелеріне жатады.
Аналогты жүйелермен салыстырғанда олар абоненттер үшін үлкен қызметтер
жиынын ұсынады және жоғары сапалы байланысты қамтамасыз етеді. Сонымен
қатар бұл жүйелер қызметтер интеграциясы бар сандық желілермен (IDSN)
және мәліметтерді пакетті тарату (PDN) желілерімен әсерлеседі. Екінші ұрпақ
жүйелерінің ішінде GSM (DCS 1800), D-AMPS (ADC), JDC, CDMA
стандарттарына негізделген жүйелер кең таралған. Стандарттардың
салыстырмалы сипаттамалары 1.1-кестеде келтірілген[5].
Цифрлық радиобайланыс көпстанциялық рұхсат немесе мультирұхсат
мүмкінділігімен сипатталады. Ол бір уақытта ақпарат ортақ арнада бір құрылғы
арқылы бірнеше пайдаланушының ақпаратын таратуға мүмкіндік береді. Бұл
кезде ортақ арнаны бөлу жиілік (FDMA), уақыт (TDMA) және код (CDMA)
бойынша орындалуы мүмкін.
Жиіліктік бөліну кезінде тарату спектрі әртүрлі пайдаланушыға арналған
аймақтарға бөлінеді. Тек қана осы әдіс аналогты байланыста пайдаланылуы
мүмкін.
22
1.1- к е с т е . Стандарттардың салыстырмалы сипаттамалары
Осы әдіспен барлық аналогты ұялы байланыс стандарттары орындалады:
NMT, AMPS, TACS және т.б. мұндай жүйелердің кемшіліктері: бөгеуілден
қорғанысы төмен және осыған байланыстысөзді тарату сапасының төмендігі,
радиоспектрді пайдаланудың тиімсіздігі, тыңдаудан қорғаныстың болмауы
және т.с.с. Сонымен бірге, аналогты жүйелер аз пайдаланылады. Қазіргі кезде
әлемде ең кең таралған аналогты стандарт AMPS. Өзге екі әдіс жиіліктік
бөлумен бірге цифрлық технологияда қолданылады[5].
Өндіруші-компаниялар жүргізген зерттеулер нәтижелері бойынша
абоненттің денсаулығына әсер ететін электромагниттік сәулелену деңгейі
CDMА стандартында әлдеқайда аз болады. Абоненттік аппараттардың
электромагниттік сәулеленуі деңгейінің салыстырмалы мәндерін 1.2-кестеден
көруге болады.
23Сипаттама
GSM (DCS 1800)
D-AMPS
(ADC)
JDC
СDМА
Рұқсат әдісі
ТDМА
ТDМА
ТDМА
СDМА
Тасушыдағы
арналарының саны
8(16)
3
3
32
Жұмыс
диапазоны, МГц
935-960;
(1710-1785)
1880)
824-840
894
8 10-826;
1429-1441;
1489; 1501-1513
824-840
869-894
Арналардың
ығысуы, кГц
200(12.5)
30
25
1250
Бір
арнасына
эквивалентті
жолағы, кГц
25
10
8,3
-
Модуляция түрі
0,3 GMSK
п4 DQPSK
п 4 DQPSK
QPSK
Ақпаратты
жылдамдығы,
кбитс
270
48
42
57,6
Сөзді
жылдамдығы,
кбитс
13(6.5)
8
11,2(5,6)
9,6
Сөзді
алгоритмі
RPE-LTR
VSELP
VSELP
-
Ұяшық радиусы,
0,5-35,0
0,5-20,0
0,5-20,0
0,5-25,0
1.2- к е с т е . Абонеттік аппараттардың ЭМС деңгейі
мәні,
Абоненттік терминалдың базалық станциядан қандай да бір қашықтықта
электромагниттік сәулеленуінің өзге стандарттармен салыстырғандағы шамасы
1.3-кестеде келтірілген.
1.3- к е с т е .Базалық станциядан қашықтықта абонеттік терминалың ЭМС
деңгейі
Арналары уақытпен бөлінген мультирұхсат кезінде саны көп абоненттер
өз хабарламаларын бір радиожиілікте, бірақ әртүрлі уақытта таратады. Бұл
сөздік трафик көлемін ұлғайтуға және онымен байланысты цифрлық байланыс
жүйелеріне тән артықшылықтарға қол жеткізуге мүмкіндік береді. Бұл әдіспен
GSM және оның бір түрі DCS, AMPS стандартының логикалық жалғасы болған
D-AMPS стандарттары орындалған.
CDMА стандартының тағы бір ерекшелігіне тоқталатын болсақ, бұл
жүйенің базалық және абоненттік станцияларының қазірде кең қолданыстағы
GSM стандартымен салыстырғандағы экологиялық
-
техникалық
ерекшеліктері.
Қазіргі кезде Қазақстандағы алғашқы ұлттық ұялы байланыс операторы
АЛТЕЛ компаниясы 800 МГц диапазонында жұмыс істейтін CDMA2000 1X
желісін іске қосқан. Елімізде бүгінде берілген стандарттағы желі осы
диапазонда жұмыс істейді. Атап айтқанда, CDMA2000 1X технологиясы
үшінші ұрпақ технологиясына жатады. Оның негізгі ерекшелігі жаңа
қадамдарға дамуға және екінші ұрпақ технологияларымен бірігуге мүмкіндік
беруінде. Сондықтан берілген дипломдық жобада 800 МГц диапазонындағы
24 Базалық станцияға
қашықтық, км
2
Электромагниттік сәулелену деңгейі, мкВтсм
Базалық станцияға
қашықтық, км
GSM стандарты
CDMA стандарты
0,5
22-25
1-1.5
1
28-30
1,5-2
2
50-55
4-5
3
100-110
12-14
5
210-220
25-30
7
400-500
60-70
10
500-600
80-100
15
500-600
200-220
20
500-600
400-450
25
500-600
400-450
Мәндер
Электомагниттік энергия ағыны тығыздығының
2
мкВтсм
CDMA GSM-900 GSM-1800
Орташа
2,4 58 34
Минималды
2,2 25 12,6
Максималды
5,6 105 48
желіні одан әрі дамытып, кеңейту мәселесі қарастырылады.
1.4 СDMA технологиясын суреттеу және жүйені қарастыру
CDMA-дің жоғары спектрлі тиімділігі,ұялы байланыс эволюциясының
одан әрі дамуының радикалды шешімі болып табылады. CDMA2000 cdmaOne
желісінің эволюциялық дамуында 3G стандарты болып табылады.
CDMA технологиясының бұдан әрі дамуы CDMA2000 технология
негізінде дамиды.
Мобилдік байланыс жүйесінің CDMA2000 1Х технологиясы негізінде
тұрғызылуы ақпараттарды 153 кбитс жылдамдықпен, қысқа хаттарды тарату,
электронды почтамен, интернетпен жұмыс істеу, ақпараттар базасымен,
ақпараттарды тарату және қозғалмайтын бейнелерді таратумен қамтамассыз
етеді. CDMA2000 1Х екінші фазаға өтуде 1,23 МГц жиіліктегі жолақты және
арнаны қолданумен болады. Ақпараттарды тарату жылдамдығы 384 кбитс
болуы, қызмет көрсету аясының өте кең көлемде көрсетілуіне яғни, нақты
уақытта видео ақпараттарды жіберуге мүмкіндік береді. Ақпарат тарату
жылдамдығының одан әрі өсуі және 3G ұялы байланыс жүйесіне өту, бірнеше
тасушыларды (CDMA2000 3Х-2,4Мбитс) пайдалану жолымен немесе
CDMA2000 1ХTREME (лабораториялық жағдайда 5,1 Мбитс жылдамдық
алынған) технологиясын қолдану негізінде болады.
CDMA2000 жүйесінің коммерциялық жетістіктерінің негізгі компоненті
болып қызмет көрсету аясының кеңдігі, сөйлеу сапасының өте жоғары болуы,
икемді және жаңа қызмет түрін енгізу арзандығы. Бұл технологияның бөгеуілге
тұрақтылығы жоғары, байланыс арнасы тыңдалудан қорғалған. Мұндай
қасиеттері кез-келген абоненттің қолдануына ыңғайлы етеді.
- EV-DO технологиясының артықшылықтары қолданушылырға жаңа
мүмкіндіктер есігін ашады:
- Интернет желісіне тез уақытта тұрған жерге және тәулік уақытына
қарамастан қосылу, жоғары жылдамдықты корпоративті VPN-желісін
ұйымдастыру, мобилдік мультимедиа қызметінің кең көлемді болуы.
EV-DO технологиясын қолдану корпоративті клиенттерге корпоративтік
ақпараттарға кез-келген уақытта кіріп біле алу есебінен, жұмыс істеу деңгейінің
өсуіне мүмкіндік береді. Бүгінгі таңда бұл технология әртүрлі аймақта
қолданылады: банктерде және сақтандыру компанияларында, мекемелерде
және мемлекеттік қызмет орындарында.
TDMA мен FDMA технологияларының кемшіліктерін болдырмау үшін
цифрлық жүйенің өндірушілері арналары кодпен бөлінген көпстанциялы
қатынау технологиясына, басқаша айтқанда, CDMA - ге (Code Division Multiple
Access) көңіл аударуға тура келді. CDMA - шу тәріздес дабылдарды
кеңейтілген спектрде қолданады. Барлық жаңалар - ескілердің жақсы бөлігі,
біздің жағдайда әзірге ұмытыла қоймаған ескінің. Дабылдары ортогоналді
бөлінуі негізінде арналары кодпен бөлінген мультиқатынау технологиясы бізге
25
бұрыннан белгілі. ССРО - да осы тақырыпқа арналған бірінші жұмыс Сызықты
селекция теориясының негізі (Основы теории линейной селекции) деп
аталып, ЛЭИС жинағында 1935 жылы жарыққа шықты, оның авторы Дмитрий
Васильевич Агеев. CDMA технологиясын соғыстан кейін ұзақ уақыт бойы
ССРО мен АҚШ-тың әскери байланыс жүйелерінде қолданылды [6].
CDMA принципі бастапқы ақпараттық дабылдың (біздің жағдайда сөз
дабылының) спектрін кеңейтуден тұрады, олар екі әртүрлі әдіспен жүзеге
асады, біріншісі жиілік бойынша секіру, екіншісі тура тізбек. Жиілік
бойынша секіру (немесе FH - Frequency Hopping) келесі түрде жүзеге асады,
кездейсоқ заң бойынша берілген аралықта таратқыштағы тасымалдаушы жиілік
тұрақты түрде өзінің мәнін әрбір сөйлесу арнасына салыстырмалы түрде үлкен
емес уақыт интервалында өзгертіп отырады. Жүйенің қабылдағышы да
таратқыш сияқты гетеродин жиілігін тура сол алгоритммен өзгертіп, тек керекті
арнаны болашақта өңдеу мен бөлінуді қамтамасыз етеді. FH көмегімен
цифрлық ұялы байланыс жүйесінде техникалық сипаттамаларды жақсарту
үшін, атап айтқанда GSM-де қолданады.
Екінші әдіс тура тізбекті (немесе DS - Direct Sequence) жұмыс істейтін
және перспективті CDMA желілерінде қолданатын шу тәріздес дабылдарды
қолдануға негізделген әдіс. Әрбір абоненттің ақпараттық дабылын жалғыз және
қайталанбайтындай шу тәріздес дабылға модуляциялайды, осыны бастапқы
ақпараттық дабылды кеңейту деп атайды. Осы жерде осындай кодтардың нұсқа
сандары миллиардқа жетеді, бұл біздің планетада әрбір адамға жеке байланыс
құруға болатынын айта кету керек. Әрбір абоненттің жіңішке жолақты
ақпараттық дабылы желідегі тұтынушыларға бөлінген жиіліктік спектрдің
барлық еніне кеңейтіледі. Қабылдағышта дабыл теңестіруші кодтың көмегімен
қалпына келетін еді, нәтижесінде бастапқы ақпараттық қод қалпына келеді.
Осы уақытта айтылған қабылдағышта басқа тұтынушылардың дабылдары ақ
шу сияқты болып табылады да кеңейтілген күйінде қалып, қабылдағыштың
қалыпты жұмыс істеуіне кішкене ғана кедергі келтіреді.
Бөлмеде бір-бірімен әртүрлі тілде бір мезетте сөйлесетін көп қос
адамдарды елестетейік. Олардың әрқайсысы өзінің әңгімелесіп отырған адамын
ғана жақсы түсініп, басқалардың сөздері жай фон сияқты қалады, әрі әңгімеге
кедергі келтірмейді. Оның үстіне активті және пассивті бөгеуілдерден қорғау
жоғары деңгейде қамтамасыз етіледі, осының арқасында дабылшу
қатынасының төменгі мәнінде (3 -5 дБ) беріліп отырған дабылдың төменгі
қуатында жұмыс істеу мүмкіндігін береді. Сонымен, бір радиожиіліктік арнада
бір мезетте көп пайдаланушылар тобының ақпараттық дабылдары беріледі.
CDMA әскери байланыс жүйелерінде жайдан-жай қолданылған жоқ, ол
дабылдардың спектрін кеңейту алдын -ала дайындалған жасанды бөгеуілдерге
қарсы тұра алатын қасиеті де бар. Егер радиодабылдың базасын өте үлкен
шамаға кеңейтсек, онда оны шу деңгейінен төмендетуге болады, мұны
потенциалды қарсылас та байқайды. Қабылдау жағында бастапқы дабыл
қалпына келеді. Сонымен, осыған ұқсас жүйелерді осы жиілік диапазонын
қолданатын
радиоқұрылғылардың жұмысына кедергі келтірместей етіп
қолдануға болады.
26
1.5 CDMA стандартының негізгі қағидалары
TDMA мен FDMA технологияларының кемшіліктерін болдырмау үшін
цифрлық жүйені өндірушілер арналары кодпен бөлінген көпстанциялы қатынау
технологиясына, басқаша айтқанда, CDMA - ге (Code Division Multiple Access)
көңіл аударуға тура келді. CDMA - шусияқты дабылдарды кеңейтілген
спектрде қолданады. Барлық жаңалар - ол ескілердің жақсы бөлігі, біздің
жағдайда әзірге ұмытыла қоймаған ескінің. Дабылдары ортогональды бөлінуі
негізінде арналары кодпен бөлінген мультиқатынау технологиясы бізге
бұрыннан белгілі. СССР - да осы тақырыпқа арналған бірінші жұмыс Основы
теории линейной селекции деп аталып, ЛЭИС жинағында 1935 жылы жарыққа
шықты, оның авторы Дмитрий Васильевич Агеев. CDMA технологиясын
соғыстан кейін ұзақ уақыт бойынша СССР мен АҚШ - тың әскери байланыс
жүйелерінде қолданылды, артықшылықтары төменде келтіріледі.
CDMA принципі бастапқы ақпараттық дабылдың (біздің жағдайда сөз
дабылының) спектрін кеңейту ден тұрады, олар екі әртүрлі әдіспен жүзеге
асады, біріншісі жиілік бойынша секіру, екіншісі тура тізбек. Жиілік
бойынша секіру (немесе FH - Frequency Hopping) келесі түрде жүзеге
асады,кездейсоқ заң бойынша берілген аралықта таратқыштағы тасымалдаушы
жиілік тұрақты түрде өзінің мәнін әрбір сөйлесу арнасына салыстырмалы түрде
үлкен емес уақыт интервалында өзгертіп отырады. Жүйенің қабылдағышы да
таратқыш сияқты гетеродин жиілігін тура сол алгоритммен өзгертіп, тек керекті
арнаны болашақта өңдеу мен бөліңуді қамтамасыз етеді. FH көмегімен
цифрлық ұялы байланыс жүйесінде техникалық сипаттамаларды жақсарту
үшін, атап айтқанда GSM-де қолданады
Екінші әдіс тура тізбекті (немесе DS - Direct Sequence) жұмыс істейтін
және перспективті CDMA желілерінде қолданатын шусияқты дабылдарды
қолдануға негізделген әдіс. Әрбір абоненттің ақпараттық дабылын жалғыз және
қайталанбайтындай шусияқты дабылға модуляциялайды, осыны бастапқы
ақпараттық дабылды кеңейту деп атайды. Осы жерде осындай кодтардың нұсқа
сандары миллиардқа жетеді, бұл біздің планетада әрбір адамға жеке байланыс
құруға болатынын айта кету керек. Әрбір абоненттің жіңішке жолақты
ақпараттық дабылы желідегі тұтынушыларға бөлінген жиіліктік спектрдің
барлық еніне кеңейтіледі. Қабылдағышта дабыл теңестіруші кодтың көмегімен
қалпына келетін еді, нәтижесінде бастапқы ақпараттық қод қалпына келеді.
Осы уақытта айтылған қабылдағышта басқа тұтынушылардың дабылдары ақ
шу сияқты болып табылады да кеңейтілген күйінде қалып, қабылдағыштың
қалыпты жұмыс істеуіне кішкене ғана кедергі келтіреді.
Бөлмедегі бір-бірімен әртүрлі тілде бірмезетте сөйлесетін көп қос
адамдарды елестетейік. Олардың әрқайсысы өзінің әңгімелесіп отырған адамын
ғана жақсы түсініп, басқалардың сөздері жай фон сияқты әрі әңгімеге кедергі
келтірмейді. Оның үстіне активті және пассивті бөгеуілдерден қорғау жоғары
деңгейде қамтамасыз етіледі, осының арқасында дабылшу қатынасының
төменгі мәнінде (3 -5 дБ -да) беріліп отырған дабылдың төменгі қуатында жұмыс
27
істеу мүмкіндігін береді. Сонымен, бір радиожиіліктік арнада бір мезетте көп
тұтынушлар тобының ақпараттық дабылдары беріледі.
CDMA әскери байланыс жүйелерінде жайдан-жай қолданылған жоқ, ол
дабылдардың спектрін кеңейту алдын -ала дайындалған жасанды бөгеуілдерге
қарсы тұра алатын қасиеті де бар. Егер радиодабылдың базасын өте үлкен
шамаға кеңейтсек, онда оны шу деңгейінен төмендетуге болады, мұны
потенциалды қарсылас та байқайды. Қабылдау жағында бастапқы дабыл
қалпына келеді. Сонымен, осыған ұқсас жүйелерді осы жиілік диапазонын
қолданатын
радиоқұрылғылардың жұмысына кедергі келтірместей етіп
қолдануға болады.
1.6 CDMA стандартты жүйенің жұмыс істеу қағидасы
CDMA стандартты жүйенің жұмыс істеу қағидасын түсіндіретін
құрылымдық сұлба 1.9 - суретте көрсетілген. Тасымалдаушысының спектрі
алдын-ала кездейсоқ шу көзінің дабылымен көбейтіліп, кеңейген ақпаратты
дабыл Уолш бойынша кодталып, осы тасымалдаушымен араластырылады.
Әрбір ақпараттық дабылға өзінің Уолш коды арналады, кейіннен олар
таратқышта бірігіп, сүзгі арқылы өткізіледі және жалпы шусияқты дабыл
таратушы антеннамен сәулелендіріледі.
Қабылдағыштың кірісіне пайдалы дабыл, фондық шу, көрші ұяшықтағы
базалық станциядан келетін бөгеуілдер және басқа абоненттердің кездейсоқ
дабылдары түседі. ВЧ-сүзгілеуден кейін дабыл корреляторға түсіп, осында
спектрді қысу мен берілген Уолш кодының көмегімен цифрлық сүзгіде
пайдалы дабылдың бөлініп алуы жүреді. Бөгеуілдің спектрі кеңейтіледі, және
коррелятордың шығысында шу түрінде пайда болады.
Айта кететін жай, тура арнадағы дабылдардың бұзылуы кері арнаға
қарағанда аздау болады, себебі ішкіжүйелік бөгеуілдер мен көпсәулелі тына
қалудың арқасында, базалық станцияда қуат бойынша қордың болуы есебінен
деп айтуға болады. Сондықтан, кері арнада, яғни абоненттен базалық
станцияға берілгенде қуатты реттеу кезінде негізгі проблемалар туындайды.
28
1.8-сурет. CDMA стандартты ұялы байланыс жүйесінің жұмыс істеу
қағидасы
Берілген суретте CDMA әдісін қолданатын жүйелерде,кездейсоқ шу
көзінің синхронизациясын өзгерте отырып, жиілік жолағының бір бөлігін
желінің барлық ұяшықтарында қолдануға болады. Такое 100%-тік жиіліктік
ресурсқа қол жеткізуді пайдалануы - бұл CDMA стандартты желінің абоненттік
сыйымдылығының жоғары екендігінің және ұйымдастыруды оңайлататын бір
фактор көрсетілген. Уолш кодында 64 болғанындықтан, бұл теориядағыдай
шын мәнінде жүзеге аспайды, жүйенің абоненттік сыйымдылығы ішкіжүйенің
интерференциясымен шектеледі, ол интерференция көрші ұяшықтағы базалық
станциялардың және қозғалмалы станциялардың бірмезеттегі жұмысынан
туындайды.
CDMA жүйесінде абоненттердің саны ішкі бөгеуілдердің деңгейіне
тәуелді. Базалық станцияның келісілген станциялары
жақын-алыс
эффектісіне өте сезімтал, базалық станцияға жақын орналасқан мобильді
станция үлкен қуатта жұмыс істейді де, басқа алыс дабылдарды қабылдаған
кезде бөгеуілдердің жоғары деңгейін құрып, жүйенің өткізгіштік қабілетін
төмендетеді. Бұл жағдай барлық мобильді станцияларда болады, бірақ
ортогоналды шусияқты дабылды қолданатын жалпы жиілік жолағында жұмыс
істейтін CDMA-жүйесінде дабылдардың бұзылуы ең жоғары дәрежеде болады.
Егер осы жүйеде қуатты реттеу болмағанда бұл жүйе сөзсіз TDMA базасындағы
ұялы желілердің сипаттамаларына орын беретін еді. Сондықтан СDMA
жүйесінің басты проблемасы әрбір станцияда индивидуалды қуатты басқару.
Кодпен қатынайтын жүйенің тиімді жұмысы тек базалық станцияның
кірісінде әртүрлі абоненттердің дабылдары түзетілген жағдайда ғана жүзеге
асады. Түзету дәлдігі жоғары болған сайын, жүйенің қамту аумағы да көп
болады.
Қуатты басқарудың дәлдігі жоғарылаған сайын, ішкі бөгеуілдердің
деңгейі төмендейді. IS-95 стандартында мобилді станциялардағы қуатты реттеу
динамикалық диапазон 84 дБ-де 1 дБ қадамымен, яғни +-0,5 дБ дәлдігімен
29
жүзеге асады. Көрші өлшемдер арасындағы интервал 1,25 мс-қа тең. Қуатты
басқаратын биттер 800 битс жылдамдықпен трафик арнасы бойынша
таратылады. Тізбектеп қосылулы көпсәулелі дабылдарды бөліктеп өңдеу талап
етілетін дабылшу қатынасын 6-7 дБ қамтамасыз етеді. Кезінде параллельді
жұмыс істейтін бірнеше арналарда сәулелерді әртүрлі өңдеу мобилді
станцияның қайтақосылуының жеңіл режимін қамтамасыз етеді.
CDMA жүйе ұяшығының абоненттік сыйымдылығы реттеуші алгоритмді
пайдалану арқылы оптимизацияланады. Бұл алгоритм әрбір абоненттік
терминалдың сәулелендіруші қуатын жіберілетін қатенің болу ықтималдығы
деңгейін алуға болатындай етіп шектейді. Жүйеде қуатты реттеудің үш
механизмі қарастырылған: тура арнада- тұйықталмаған иілім, кері арнада -
тұйықталған иілім, кері арнада - сыртқы реттеу иілімі.
CDMA стандартты қозғалмалы байланыста сандық желілер келесі
элементтерден тұрады (сурет ):
- Қозғалмалы байланыстың коммутациялық орталығы MSC(Mobile
Switching Center) - СПС желісіндегі қозғалмалы абонентердің арасындағы
қосылу мен СПС пен ТФОП желісіндегі абоненттердің қосылуын қамтамасыз
етеді;
- базалық станция BS(Base Station) - қозғалмалы абоненттермен
радиоинтерфейсті жүзеге асырады;
- базалық станцияның контроллері BSC(BASE Station Cintroller) - базалық
станцияларды басқару мен коммутациялық орталықпен байланысты
қамтамасыз етеді;
- орналасқан орынның негізгі немесе үйдік регистрі HLR (Home Location
Register) - берілген коммутациялық орталықта тіркелген абоненттер туралы
мәліметтердің базасынан тұрады ;
- орналасқан орынның қонақтық регистрі VLR (Vision Location Register) -
берілген коммутациялық орталықтың қызмет көрсететін аумағында болған
абоненттер жайында мәліметтер базасынан тұрады;
- аутентификация орталығы AC(Authentication Center) - қозғалмалы
абоненттің полномочиясын тексеруді қамтамасыз етеді және оны байланыс
желісіне қатынауды жүзеге асырады;
- құрылғының теңестіру регистрі EIR(Eguipment Identity Register) -
құрылғының идентификациясын басқаруға қажетті мәліметтер базасынан
тұрады.
Ұялы телефондық желілердің дұрыс жұмыс істеуін қолдау протоколының
бірі болып қосымша ОКС жүйесі 7 МАР номерлі болып қосылады. Бұл қосалқы
жүйе ТСАР протоколында негізделеді және роумингтің ақпаратты тарату мен
басқа ұялы желідегі басқа дабылды ақпаратты келесі желіге тарату үшін
пайдаланылады. Роуминг - қозғалмалы абоненттердің әртүрлі операторлар
желісінде орын ауыстырғанында байланысты ұсынуы.
30
1.9 -сурет. CDMA қозғалмалы байланыс желісін құру сұлбасы
Берілген суретте қосалқы жүйе МАР ұялы байланыс арасында
ақпараттарды таратуды ғана қамтамасыз етпейді, алыстатылған түйінде
активацияны ұйымдастырады. Мысалы, басқа бір ұялы желіден белгілі бір
хабарламалардың түсуі кезінде шақырылып отырған абоненті бар ұялы желінің
қызмет көрсетуі активтендіріледі, сонымен қатар кері бағытта активацияның
нәтижесі жеткізіледі.
МАР - тың негізгі процедураларына мыналар жатады:
- роуминг мүмкіндігімен қамтамасыз етілетін, желі бойынша кіретін және
шығатын шақыруларды қабылдау мүмкіндігін сақтау үшін абоненттің
орналасқан орнын тіркеу;
- абоненттің орналасқан орны жайындағы ақпаратты өшіру мен
қайтатіркеу;
- HLR мен VLR регистрларында абонентердің мәліметтерін өзгертуі;
- тарификация жайында ақпаратты тарату және т.б.
HLR регистрында тұтынушының орналасу орны жайындағы ақпарат
бірнеше минут сайын жаңартылып отыруы керек. Осы мақсатта қосалқы МАР
жүйесі коммутациялық түйін VLR - дың мәліметтер базасынан ТСАР
хабарламасының көмегімен HLR-дың мәліметтер базасына ақпаратты таратып
отырады. Шақырылатын абонентке шақыру түскен кезде HLR регистрі оның
қазіргі кездегі орнына тәуелді қосылуды осы жолмен анықтайды. HLR
құрамындағы абоненттің бір аумақтан келесіге орын ауыстыруы 7 нөмірлі ОКС
хабарлауының көмегімен тұрақты түрде жаңартылып отырады [7].
CDMA принципі бастапқы ақпараттық дабылдың (біздің жағдайда сөз
дабылының) спектрін кеңейту ден тұрады, олар екі әртүрлі әдіспен жүзеге
асады, біріншісі жиілік бойынша секіру, екіншісі тура тізбек. Жиілік
бойынша секіру (немесе FH - Frequency Hopping) келесі түрде жүзеге
асады,кездейсоқ заң бойынша берілген аралықта таратқыштағы тасымалдаушы
жиілік тұрақты түрде өзінің мәнін әрбір сөйлесу арнасына салыстырмалы түрде
үлкен емес уақыт интервалында өзгертіп отырады. Жүйенің қабылдағышы да
таратқыш сияқты гетеродин жиілігін тура сол алгоритммен өзгертіп, тек керекті
31
арнаны болашақта өңдеу мен бөліңуді қамтамасыз етеді. FH көмегімен
цифрлық ұялы байланыс жүйесінде техникалық сипаттамаларды жақсарту
үшін, атап айтқанда GSM-де қолданады.
32
2. CDMA жүйелеріндегі құрылғыларды таңдау
2.1 CDMA арналарының ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
8
9
10
Аңдатпа
Бұл бітіру жұмысы CDMA стандартының параметрлерін зерттеуге
бағытталған.
CDMA стандартының радиоинтерфейстері, құрылымы,
технологиялары, жұмыс істеу қағидалары қарастырылған. Сондай-ақ ұялы
байланыс желісінің базалық мүмкіндіктері, BSC жүйелерінің сипаттамалары
зерттелді, сонымен бірге Borland Pascal және Mathcad программаларында
есептеулер жүргізілді.
Өміртіршілік қауіпсіздігі тарауында қауіпті және зиянды өндірістік
факторлар мен еңбекті қорғау шаралары талданған.
Экономикалық бөлімде жүйені жобалауға, жасауға және енгізуге
кеткен шығындар есептелген. Бітіру жұмысының экономикалық тұрғыдан
тиімділігі сипатталған.
Аннотация
Данная выпускная работа направлено на исследование параметров
стандарта CDMA.
Были рассмотрены следующие вопросы: радиоинтерфейс, структура,
технологии стандарта CDMA. Также исследованы базовые возможности
сотовой связи, характеристики системы
BSC,
были произведены
математические моделирования на программах Borland Pascal и Mathcad.
В дипломном проекте рассмотрены следующие темы: описание
поколений сотовой связи (начиная с NMT-450), описание стандартов 3G,
описание стандарта UMTS (архитектура и особенности сети).
В разделе БЖД производится анализ опасных и вредных
производственных факторов и защитных мероприятий по охране труда.
В экономической части производится расчет затрат на разработку,
проектирование и внедрение системы, из которой видно, что проект является
экономически эффективным.
11
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1 CDMA стандартты ұялы байланыс желісін талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ...
1.1 Боржар қаласындағы байланыстың қазіргі кездегі жағдайы ... ... .
1.2 CDMA технологиясының ұстанымы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.3 CDMA ұялы байланыс желісінің ерекшелігі ... ... ... ... ... ... . ..
1.4 CDMA технологиясын суреттеу және жүйені қарастыру ... ... ...
1.5 CDMA стандартының негізгі қағидалары ... ... ... ... ... ... . ... ..
1.6 CDMA стандартты жүйенің жұмыс істеу қағидасы ... ... ... ... ...
2 CDMA жүйелеріндегі құрылғыларды таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ...
2.1 CDMA арналарының құрылымы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.2 CDMA2000 1xEVDO технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3 CDMA2000 1xEVDO интерфейсі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... .
2.4 Базалық станциядан бағытталған арна құрылымы ... ... ... ... ... .
3 Негізгі есептеу бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.1 Тура қосылу ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.2 Кері қосылу ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.3 Базалық станцияның сыйымдылығына талдау жүргізу ... ... ... ...
3.4 Боржар қаласының аумағында CDMA 2000 желісі үшін қамту
аумағын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.5 РРЖ пролетін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.6 C++ Builder бағдарлама көмегімен РРЖ интервалында дабыл
деңгейін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4 Өміртіршілік қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.1Еңбек шартын талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ...
4.2Қауіпті және зиянды өндіріс факторларына талдау ... ... ... ... ...
4.3Жұмыс орнын орналастыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
4.4 Микроклимат ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.5 Өндірістік шудан қорғау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ...
4.6 Электр қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4.7 Өрт қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5 Экономикалык болім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... .
5.1 Ұялы байланыс нарығының қалыптасуы ... ... ... ... ... ... . ... ...
7
8
8
9
15
19
21
22
27
27
28
29
32
35
36
42
44
46
50
58
60
60
62
63
65
67
70
75
78
78
5.2Ұялы
байланыс желісінде кәсіпорынның экономикалық
тиімділігінің бағасы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Қысқартылған сөздер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
А Қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Б Қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
В Қосымшасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
12
80
89
90
91
92
94
96
Кіріспе
Қазақстан егеменді және тәуелсіз мемлекет ретінде әлемдік стандарттарға
жауап беретін және жоғары сапалы және тұрақты байланыс сұраныстарын
қанағаттандыратын телекоммуникация технологияларын дамытуды қолға
алуда. Экономикалық жағдайдың жақсаруы елдегі байланыс сапасына, оны
кеңейтуге деген сұранысты арттырады. Қазіргі кезде байланыс желілері
тарапынан көрсетілетін қызмет түрлеріне деген сұраныс қарқынды өсуде.
Әрқашан қолымызда болатын жеке байланыс құралдарын пайдаланып,
мәліметтер мен сөзді тарату мүмкіндігі пайда болды. Жеке байланыс бәріне
ортақ сөйлесу құралы ретінде қолданыла бастады.
Қазіргі кездегі телекоммуникациялық құралдардың ішінде ұялы байланыс
желілері ең жылдам дамуда. Оны енгізу жиіліктер жолағын тиімді пайдалану
және телекоммуникациялық желілердің өткізу қабілетін арттыруға мүмкіндік
берді. CDMA технологиясының жоғары сыйымдылық, жоғары бөгеуілге
шыдамдылық және жүйе құрылымының қарапайымдылығы секілді
артықшылықтары оны пайдалану тиімділігін негіздейді.
Үшінші ұрпақтың ұялы байланыс стандарты болып саналатын CDMA
стандарты тұрғындар саны аз және орналасуы бойынша қиын аймақтарға
байланыс қызметтерін көрсету үшін өте ыңғайлы. Аудан мен оның
қарамағындағы ауылдарды 3G ұялы байланысымен қамту абоненттерге тиімді
және аз шығынды қажет ететін байланысты ұсынуға мүмкіндік береді.
Кәдімгі сымды желісін (абоненттік желі) құру, оператор жағынан үлкен
шығындарды талап ете қана қоймай, сонымен қатар оны қолдану кезінде де
операторды көптеген шығындарға ұшыратады.
Абоненттік желісін тығыздаумен, сымсыз технологияларға негізделген
шешімдер жиі қолданылады. Себебі олардың артықшылығы сымды
инфраструктура дамылмаған жағдайда білініп шығады.
Сымсыз жүйелер немесе абоненттік радиоқатынас жүйелер желіні қысқа
мерзім ішінде құруға мүмкіндігін береді. Яғни, бұл бастапқы қаржы
шығындарды қысқартады.
Сонымен қатар желілерді қолдану және техникалық жағынан қамтамасыз
етуге кеткен шығындардың көлемі азаяды. Абоненттік желісін құруының басқа
әдістермен қатар сымсыз желісін қолдану кез-келген сымды өткізу жағынан
ыңғайсыз абонентке жеткізу мәселесін тез арада шешуге мүмкіндігін береді.
Қазіргі кезде телекоммуникациялық нарықта көптеген абоненттік
радиоқатынастардың түрлері бар. Олар өздерінің архитектурасы және
техникалық параметрлер бойынша бір-бірінен өзгешеленеді.
13
1 CDMA стандартты ұялы байланыс желісін талдау
1.1 Боржар қаласындағы байланыстың қазіргі кездегі жағдайы
Ордабасы ауданы 1991 жылы 12 мамырда құрылды. Әкімшілік орталығы
- Боржар қаласы, облыс орталығынан қашықтығы (Шымкент қ.) 32 км. Көлемі
- 12,2 шаршы км.. Елді мекендері - 25, соның ішінде бес кент. Әкімшілік
құрамында 11 ауылдық және 3 кенттік округ бар.
Халық саны - 27000 . Ауылдық жерлерде 17000 адам, жұмысшы
кенттерінде - 5000 адам мекендейді. Экономикалық белсенді халықтың саны
15000 адам, зейнеткерлер -8124, мүгедектер - 920. Халықтың ұлттық құрамы:
орыстар 22,4%, қазақтар 71,5 %, басқа ұлттар 6,1%.
Ордабасы ауданында 11 автоматты телефон станциясы, EDGE және
CDMA 450 радио телефон станциясы аудан халқына қызмет көрсетуде. Осы
станциялардың барлығы да халықаралық сөйлесу жүйесіне қосылған. Сонымен
қатар Боржар қаласына қазіргі уақытта 8, ауылдарда 5 таксофон аппараты іске
қосылған. Боржар қаласы бойынша кең жолақты Интернет желісіне қатынау
MEGALINE мүмкіндігі бар жабдықталған Meqaline порттары толық іске
қосылған. Аудан орталығында орналасқан барлық мектептер Интернетті
Megaline арқылы пайдалануда.
DWDM енгізу -- толық оптикалық желілер бағыты бойынша қозғалыс.
Қазірде коммерциялық түрде оптикалық енгізушығару мультиплексорлары
жұмыс істеуде және алғашқы оптикалық кросс-коннекторлар іске асырылуда.
IP-телефония, Интернетке кеңжолақты мүмкіндік, электрондық почта,
ағындық бейне және мәліметтерді тарату, бейнеконференция, виртуалдық жеке
компьютерлік желілер және т.б. қазіргі кездегі жаңа қызметтерді енгізу
қажеттілігі артуда. Қойылған тапсырманы шешу қалааралық және
станцияаралық байланысты жаңаша ұйымдастыруға мүмкіндік беретін,
электрондық АТС, сонымен қатар талшықты-оптикалық байланыс жолдарын
және SDH аппаратураларын кеңінен енгізу арқылы жүзеге асыру көзделген.
Қалада
байланыс қызметтерін Оңтүстік
Қазақстан облыстық
телекоммуникация дирекциясы АҚ Қазақтелеком филиалы қамтамасыз етеді.
"GSM Kazakhstan" байланыс операторының KCell, Activ брендтері, ЖШС Кар -
Тел байланыс операторының Beeline брендтері жұмыс істейді. Байланыс
желісі толығымен дерлік цифрлық, ҚТС-да абоненттік жолда бессандық
нөмірлену жүйесі қабылданған.
Қазақтелеком ұлттық байланыс операторының даму бағдарламасына
сәйкес, байланыс саласының технологиялық түрленулерінің негізін құрайтын,
жүйеқұрушы жобалардың ең ірісі ҰАСМ (НИСМ) құрылысы болады. Бұл
жобаның концепциясы SDH сақина технологиясын қолдану арқылы аналогтық
магистральдық желіні жерүсті талшықты - оптикалық жоғары жылдамдықты
цифрлық магистральдық желіге толығымен ауыстыру қажеттілігіне негізделеді.
14
Нәтижесінде республиканың барлық аймақтарын, бүкіләлемдік ақпараттық
желіге кем дегенде үш шығысы бар үш ірі сақина түрінде байланыстыру жүзеге
асырылады. Болжамдарға сәйкес, ҰАСМ құрылысының арқасында
магистральдық желіні эксплуатациялау арзандайды, байланыс сапасы
жақсарады, сондай-ақ жоғары сапалы цифрлық байланыс арналары мен
транспорттық ортаның ұсынылуы негізінде, республикада телекоммуникация
нарығының дамуын қамтамасыз етеді.
CDMA2000 байланыс жүйесі байланыс сапасының артуына және
интернет тұтынушыларының саны бойынша әлемдегі ең дамыған 50
мемлекеттің қатарына кіруіне себебін тигізеді және біздің мемлекеттің әлемдік
ақпараттық кеңістікке интеграциясы процесін жылдамдатуға мүмкіндік береді.
1.1-сурет.Шымкент - Боржар қалаларындағы қазіргі
кездегі байланыс жүйелері
1.2 CDMA технологиясының ұстанымы
CDMA-ға негізделген
радиоқатынас құру жүйелерінің село
телефонизациясының мәселерін шешу тұрғысынан қызметтердің біріктірілген
жиынтығы (сөз және мәліметтер) бар абоненттік қатынас құру желісінің
ашылуы кезінде максимал жылдамдық пен икемділікті қамтамасыз ететін ең
арзан шешім болып табылады.
Ұялы байаныс желісіне арналған арналарды кодты ажырамасы бар
жүйелерінің стандарты 1990 жылы пайда болды
-
бұл
Qualcomm
компаниясымен жасалған TIA IS-95 болып табылады.
CDMA-да жетекші қосарланған тізбектіліктің модуляциясы жүзеге
15
асырылады, ол дабылдың спектрін кеңейтеді және оның пішінін өзгертеді.
Жиілікті секірістәрізді қайта өзгертетін (frequency-hopping spread spectrum -
FHSS) кеңейтілген спектрді пайдалану кезінде дабылды тарату кездейсоқ
тізбектілік қасиеті бар жиіліктердің анықталған жиынтығының көмегімен
жүзеге асырылады. Барлық дабылдар бірдей жиілікті радиоарнада шығарылады
. 1.1 суретте жиілікті секіріс тәрізді қайта өзгертетін дабылдарды таратудың
мысалы келтірілген (frequency hopping - FH) .
Қабылдағышта
пайдалы дабыл коррелятордың көмегімен
шоғырланады, ол анықталған қосарлы тізбектілікке сәйкес пішіні бар дабылды
таңдауға мүмкіндік береді. Қалған басқа дабылдар қабылдағышпен шу ретінде
қабылданады. Мұндай дабылдың жиіліктік спектрі таржолақтымен
салыстырғанда айтарлықтай кең. Дабылдардың берілген типі кеңейтілген
спектрі бар дабылдар немесе шутәрізді дабылдар (ШТС) деп аталады.
Дабылшу арақатынасы сол ақпараттық жылдамдық кезінде жиіліктер
жолағын кеңейту есебінен жоғарылатылуы мүмкін. Бұл шутәрізді дабылдың
базаларын жоғарылату деп аталады.
Кеңжолақты CDMA-да жиіліктерді қайта пайдалану әрбір
ұяшықтасекторда жүзеге асырылады, себебі олардың барлығы да бір жиіліктер
жолағын пайдаланады [1].
f
E
5 8 3 6 1 7 4 2
f8
f7
f6
f5
f4
f3
f2
f1
f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8
f
t
1.2-сурет. Жиілікті секіріс тәрізді қайта өзгертудің мысалы
Жиілікті қайта пайдалану коэффициенті CDMA үшін таржолақты FDMA
жүйелеріне қатысты үштен екіден бірден жетіні құрайды.
Ұялы телефонда көрші ұяшықтардан келетін интерференцияны азайту
және аккумулятор зарядының сақталу ұзақтығын мерзімін ұзарту үшін
шығарылатын радиодабылдардың қуатын басқару қолданылады. Бұл ұялы
станцияның және базалық станцияның жұмыстарын жақсарту үшін
таратқышының деңгейін реттеуге мүмкіндік береді .
СDMA желісінің сыйымдылығын анықтайтын, негізгі шама-шарттар,
олар:
- пайдаланылатын шу тәрізді дабылдардың базасы;
- дабылдыңшудың бүркемелі кездейсоқ тізбектіліктегі ақпараттық
16
битпен арақатынасы (ПСП - Pseudo Noise (PN) code);
- сөздік дабылдарды цифрлық тарату жылдамдығы (voice dute cycle);
- жиіліктерді қайта пайдалануды тиімділігі (frequency reuse
efficiency);
- ұяшықтардағы секторлардың саны.
FHSS технологиясымен көп жиілікті манипуляция пайдаланылады
(multiple frequency shift keying - MFSK). Схемада MFSK дабылының FHSS
жиілігі TC секунд периодтылықпен өзгереді. Жиілікті қайта өзгерту жетекші
FHSS-те MFSK дабылын модуляциялау арқылы жүзеге асырылады. Соның
нәтижесінде MFSK дабылы сәйкесінше FHSS арнасы бойынша беріледі.
Мұндағы М төртке тең, яғни кіретін мәліметтердің әрбір екі битін кодтау үшін
такт кезінде жиіліктің төрт түрі пайдаланылады.
CDMA жүйесінде абоненттердің саны ішкі бөгеуілдердің деңгейіне
тәуелді. Базалық станцияның келісілген станциялары жақын-алыс
эффектісіне өте сезімтал, базалық станцияға жақын орналасқан мобильді
станция үлкен қуатта жұмыс істейді де, басқа алыс дабылдарды қабылдаған
кезде бөгеуілдердің жоғары деңгейін құрып, жүйенің өткізгіштік қабілетін
төмендетеді. Бұл жағдай барлық мобильді станцияларда болады, бірақ
ортогоналды шусияқты дабылды қолданатын жалпы жиілік жолағында жұмыс
істейтін CDMA-жүйесінде дабылдардың бұзылуы ең жоғары дәрежеде болады.
Егер осы жүйеде қуатты реттеу болмағанда бұл жүйе сөзсіз TDMA базасындағы
ұялы желілердің сипаттамаларына орын беретін еді. Сондықтан, СDMA
жүйесінің басты проблемасы әрбір станцияда индивидуалды қуатты басқару.
CDMA стандартындағы көпсәулелікпен күресуді айта кеткен де жөн.
Шусияқты дабылдардың қабылдағышында бірнеше сәулелерді бөліктеп өңдеу
жүргізіледі. Бұл кезде, базалық станцияның әрбір қабылдайтын арнасында 4
коррелятор, ал қозғалмалы станцияда-3 коррелятор параллельді жұмыс істейді,
нәтижесінде әртүрлі бағыттан келген сәулелердің энергиясын қосу мүмкіндігі
туады. Бұл қабылдау нүктесінде дабыл деңгейіне деген талапты төмендетеді,
оның үстіне бір ұялыдан келесі ұялыға өткенде жұмсақ режимді эстафеталық
таратуды жүзеге асырады. CDMA2000 стандартында арнайы кеңістіктік-
жиіліктік тасымалдау қолданылады. Көпжиілікті дабыл тасымалданған антенна
арқылы таралады және қабылдау нүктесіне бірнеше сәулелер түседі.
ЕвNо - екілік тізбектіліктің битіне келетін дабыл қуатының қатынасы, ол
шудың спектрлі қуатына қатысты спектрді кеңейту үшін пайдаланылады.
Модуляция технологиясының тиімділігі ЕвNо = 7,5 дБ қатынасы кезінде
дабылдардың ажыратылуын қамтамасыз етеді.
Бұл шама-шарт толығымен жиілікті модуляциясы бар дабылға арналған
дабылшу қатынасына ұқсас, ол осы тәрізді қабылдау шартында 18 дБ-ді
құрайды [2].
17
1.3- сурет. Жиілікті секіріс тәрізді қайта өзгертетін кеңейтілген
спектрдегі байланыс жүйесі
MFSK (M = 4, k = 2) дабылының өзі пайдаланылған FHSS - тың жедел
схемасының мысалы 1.3 суретте келтірілген. Мұндағы әрбір дабылдық
хабарлама екі жиіліктік үнге сәйкес келеді. Шу мен елеулі бөгеуілдер болған
жағдайда жедел схема баяумен салыстырғанда сапалы байланыс береді.
1.4- сурет. Жиілікті баяу қайта өзгертетін спектрдің кеңеюі
MFSK, M = 4, k = 2)
18
(модуляция
1.5- сурет. Жиілікті жедел қайта өзгертетін спектрдің кеңеюі
Қуатты басқару қажетті жұмыс сапасын қамтамасыз ету үшін шектеулі
минимал жағдай деңгейінен асырмай жылжымалы терминал қабылдағышының
кірісінде ЕвNо көрсеткішін ұстап тұруға мүмкіндік береді (7,5 дБ).
Көбінесе сөзді екі жақты беретін толықдуплексті жүйеде сөйлеп
тұрғанның белсенділік коэффициенті 35 пайыз шамасынан аспайды (сөз
ұзақтылығының сөйлесу ұзақтығына пайыздық қатынасы).
1.6-сурет.Тікелей тізбектілік тәсілімен кеңейтілген спектрді пайдалануы
CDMA жүйесінде үзіліс детекторлары пайдаланылады, олар үзілістерді
бермей, тек қана активті сөздерді беруге мүмкіндік береді.
Өзара
әсерлесетін кедергілерді ескермей-ақ түрлі абоненттердің
дабылдық интерференциясынан жүйенің сыйымдылығы екі - екі жарым есе
көбейеді.
Шығыстағы дабылды кеңею кодымен өңдегеннен кейін тікелей
тізбектілік тәсілімен спектрдің кеңеюі кезінде (direct sequence spread spectrum -
DSSS) әрбір битке берілетін дабылға сәйкес бірнеше биттер қойылады.
Спектрдің кеңею дәрежесі кодтағы биттер санының мөлшеріне тура
прпорционал болады .
DSSS-ты пайдалану тәсілдерінің бірі - жоққа шығаратын НЕМЕСЕ - ні
пайдаланатын цифрлық ақпараттық ағынды және битті тізбектіліктегі кодты
кеңейтуді біріктіру болып табылады. Жоққа шығаратын НЕМЕСЕ операциясы
19
келесі ережелерге сәйкес жүзеге асырылады:
0 0 0, 0 1 1, 1 0 1, 1 1 0
BPSK схемасы бойынша d(t) мәліметтер ағынынан алынған sd(t)
функциясын c(t) функциясына көбейту арқылы модуляцияны пайдалану
шамасы 1.6 суретте келтірілген.
Жүйедегі ортақ интерференция бір ұяшықтың ішіндегі абоненттер
дабылдарының, көрші ұяшықтағы абоненттер дабылдарының интерфейстерінен
және шу аясының деңгейлерінен құралады.
Толығымен іске қосылып тұрған жүйедегі көрші ұяшықтағы
абоненттердегі интерференциялық дабылдардың қуаты қарастырылатын
ұяшықтағы интерференциялық дабылдар қуатының жартысын құрайды.Жан-
жаққа бағытталған (omni) антенналары бар жүйедегі жиілікті қайта пайдалану
коэффициенті қарастырылатын ұяшықтардағы басқа абоненттердің
интерференциялық дабылдарының қалған барлық басқа ұяшықтардағы
интерференциялық дабылдардың қосынды қуатына қатынасы ретінде
анықталады. Көршілес ұяшықтары бар, ұяшықтың сыйымдылығы оқшауланған
ұяшық сыйымдылығының үштен екі ретін құрайды.
Бағытталған антенналарды пайдалану кезінде (мысалы, 120 градус
болатын секторлы антенналары бар үшсекторлы ұяшық) интерференция
шамамен үш есе азаяды, себебі антеннаның секторында абоненттердің берілген
ұяшықта болған санынан шамамен үш бөлігі болады. СDMA желісінің
сыйымдылығы сәйкесінше үш есе жоғарылайды.
CDMA жүйелері өте берік және қорғалған байланысты құруға мүмкіндік
береді. Байланыс ұяшықты желісі CDMA технологиясының көмегімен IS-95
стандартында шағылған дабылдардың басылуына қол жеткізіледі, бұл осы
желілерді қалалық тығыз құрылыс жағдайында тиімділігін арттырады.
Синхронды кодты ажырама кезінде синхронды өңделуші дабылға қатысты
кідіріс уақыты бір микросекундтан аспайтын кез-келген дабыл шудың
құраушысы ретінде қабылданады [3].
Шу тәрізді дабылдардың қабылдағышы шағылған дабылдарды жеке-жеке
өңдеу мүмкіндігіне ие, бұл олардың энергиясын пайдалы дабылдарды
қабылдаған кезде пайдалануға мүмкіндік береді. Радиодабылды өңдеу
тиімділігін жоғарылату үшін максимал қуаты бар алты сәулені когерентті
шоғырландыру пайдаланылады.
20
1.7-сурет. Тура тізбектілік тәсілі бойынша спектрдің кеңею жүйесі
Әртүрлі кідірістері бар алты сәулелерден тұратын дабылдар алты
корреляторлармен параллель өңделеді және одан кейін кідірістің тізбектелген
элементтерінің көмегімен біріктіріледі. Бұл шағылған дабылдардың энергиясын
қабылдау кеінде пайдалануға мүмкіндік береді. Оңай берілу кезінде әртүрлі БС
- дың бірнеше сәулелері пайдаланылады. Қабылданатын дабылдардың жалпы
саны алтыға тең болып қалады. Оңай берілу аймағының ауқымы желінің
келтірілген нақшысына байланысты. Кеңжолақты шутәрізді дабылдар жүйенің
бөгеуілге орнықтылығын арттыруға болады.
1.3 CDMA ұялы байланыс желісінің негізгі ерекшеліктері
Code Division Multiple Access - арналары кодпен бөлуге негізделген
көпарналы рұқсат. CDMA жүйелерінде әрбір дауыстық ағын өзінің
ерекшеленетін кодымен белгіленеді және бір арнада бір уақытта өзге де
кодталған дауыстық ағындармен бірге таралады[1]. Қабылдау жағы шуылдан
дабылды бөліп алу үшін дәл сол кодты қолданады. Көптік дауыс ағындарының
арасындағы жалғыз ерекшелік бұл тек қана жеке код. Арна өте кең болады және
әрбір дауыс ағыны барлық диапазонды алып жатады. Бұл жүйе ені 1,23 МГц
арналық диапазонды пайдаланады. Дауыс 5,55 кбитс жылдамдықта кодталады.
CDMA жүйелері өте берік және қорғалған байланысты құруға мүмкіндік береді.
21
Сондықтан ол ондаған жылдар бойы АҚШ қарулы күштерінде қолданылды [4].
Жүйенің атап өтуге тұратын бірнеше ерекшеліктері бар. CDMA
жүйелерінің сыйымдылығы аналогты жүйелермен салыстырғанда жиырма есе
көп, өзге сандық жүйелерге қарағандаүш-алты есе көп. Оның негізінде
құрылған жүйелер желіде бір жиіліктер диапазонын көп есе пайдалану
мүмкіндігінің арқасында радиожиілікті қорды тиімді пайдаланады. CDMA
пайдалану бөгеуілдерді жоюдың арқасында байланыс сапасын арттырады.
Код тұтынушының сөйлеуін тіркеу үшін ғана емес, сонымен бірге
бұрмаланулар мен бөгеуілдерді жоятын сүзгі қызметін де атқарады. Енгізілген
кодтау алгоритмі құпиялылықтың жоғары деңгейін қамтамасыз етеді, ал
қателерді жөндеудің тиімді әдісі дабылдың көптолқындық таралуымен күресуге
мүмкіндік береді. Бұл қасиет жүйені таулы аймақтарда және биік құрылыс
нысаналары көп қалалық жерлерде тиімді пайдалануға рұқсат етеді.
Сөзді тарату сапасының сипаттамалары бойынша CDMA параметрлері
сымды арналар сапасымен тепе-тең болады. Қазіргі кезде CDMA жүйелерінің
көбі 13 кбитс-қа, жоғары сапалы 8 кбитс-қа арналған вокодерлерді
пайдаланады.
CDMA арналары бойынша тек қана дауыс емес, сонымен қатар өзге де
сандық ақпарат тарататындықтан онда бөгеуілдердің болмауы үлкен маңызға
ие. Стандарт қосымша қызмет түрлерін қамтамасыз етеді, себебі тұтынушы бір
арна арқылы бір арна арқылы дауыс пен факсті тарата алады[4]. CDMA
технологиясында мәліметтерді жоғары жылдамдықпен тарату үшін оларды
біріктірудің тиімді алгоритмі қолданылады.
Ұялы байланыстың сандық жүйелері екінші ұрпақ жүйелеріне жатады.
Аналогты жүйелермен салыстырғанда олар абоненттер үшін үлкен қызметтер
жиынын ұсынады және жоғары сапалы байланысты қамтамасыз етеді. Сонымен
қатар бұл жүйелер қызметтер интеграциясы бар сандық желілермен (IDSN)
және мәліметтерді пакетті тарату (PDN) желілерімен әсерлеседі. Екінші ұрпақ
жүйелерінің ішінде GSM (DCS 1800), D-AMPS (ADC), JDC, CDMA
стандарттарына негізделген жүйелер кең таралған. Стандарттардың
салыстырмалы сипаттамалары 1.1-кестеде келтірілген[5].
Цифрлық радиобайланыс көпстанциялық рұхсат немесе мультирұхсат
мүмкінділігімен сипатталады. Ол бір уақытта ақпарат ортақ арнада бір құрылғы
арқылы бірнеше пайдаланушының ақпаратын таратуға мүмкіндік береді. Бұл
кезде ортақ арнаны бөлу жиілік (FDMA), уақыт (TDMA) және код (CDMA)
бойынша орындалуы мүмкін.
Жиіліктік бөліну кезінде тарату спектрі әртүрлі пайдаланушыға арналған
аймақтарға бөлінеді. Тек қана осы әдіс аналогты байланыста пайдаланылуы
мүмкін.
22
1.1- к е с т е . Стандарттардың салыстырмалы сипаттамалары
Осы әдіспен барлық аналогты ұялы байланыс стандарттары орындалады:
NMT, AMPS, TACS және т.б. мұндай жүйелердің кемшіліктері: бөгеуілден
қорғанысы төмен және осыған байланыстысөзді тарату сапасының төмендігі,
радиоспектрді пайдаланудың тиімсіздігі, тыңдаудан қорғаныстың болмауы
және т.с.с. Сонымен бірге, аналогты жүйелер аз пайдаланылады. Қазіргі кезде
әлемде ең кең таралған аналогты стандарт AMPS. Өзге екі әдіс жиіліктік
бөлумен бірге цифрлық технологияда қолданылады[5].
Өндіруші-компаниялар жүргізген зерттеулер нәтижелері бойынша
абоненттің денсаулығына әсер ететін электромагниттік сәулелену деңгейі
CDMА стандартында әлдеқайда аз болады. Абоненттік аппараттардың
электромагниттік сәулеленуі деңгейінің салыстырмалы мәндерін 1.2-кестеден
көруге болады.
23Сипаттама
GSM (DCS 1800)
D-AMPS
(ADC)
JDC
СDМА
Рұқсат әдісі
ТDМА
ТDМА
ТDМА
СDМА
Тасушыдағы
арналарының саны
8(16)
3
3
32
Жұмыс
диапазоны, МГц
935-960;
(1710-1785)
1880)
824-840
894
8 10-826;
1429-1441;
1489; 1501-1513
824-840
869-894
Арналардың
ығысуы, кГц
200(12.5)
30
25
1250
Бір
арнасына
эквивалентті
жолағы, кГц
25
10
8,3
-
Модуляция түрі
0,3 GMSK
п4 DQPSK
п 4 DQPSK
QPSK
Ақпаратты
жылдамдығы,
кбитс
270
48
42
57,6
Сөзді
жылдамдығы,
кбитс
13(6.5)
8
11,2(5,6)
9,6
Сөзді
алгоритмі
RPE-LTR
VSELP
VSELP
-
Ұяшық радиусы,
0,5-35,0
0,5-20,0
0,5-20,0
0,5-25,0
1.2- к е с т е . Абонеттік аппараттардың ЭМС деңгейі
мәні,
Абоненттік терминалдың базалық станциядан қандай да бір қашықтықта
электромагниттік сәулеленуінің өзге стандарттармен салыстырғандағы шамасы
1.3-кестеде келтірілген.
1.3- к е с т е .Базалық станциядан қашықтықта абонеттік терминалың ЭМС
деңгейі
Арналары уақытпен бөлінген мультирұхсат кезінде саны көп абоненттер
өз хабарламаларын бір радиожиілікте, бірақ әртүрлі уақытта таратады. Бұл
сөздік трафик көлемін ұлғайтуға және онымен байланысты цифрлық байланыс
жүйелеріне тән артықшылықтарға қол жеткізуге мүмкіндік береді. Бұл әдіспен
GSM және оның бір түрі DCS, AMPS стандартының логикалық жалғасы болған
D-AMPS стандарттары орындалған.
CDMА стандартының тағы бір ерекшелігіне тоқталатын болсақ, бұл
жүйенің базалық және абоненттік станцияларының қазірде кең қолданыстағы
GSM стандартымен салыстырғандағы экологиялық
-
техникалық
ерекшеліктері.
Қазіргі кезде Қазақстандағы алғашқы ұлттық ұялы байланыс операторы
АЛТЕЛ компаниясы 800 МГц диапазонында жұмыс істейтін CDMA2000 1X
желісін іске қосқан. Елімізде бүгінде берілген стандарттағы желі осы
диапазонда жұмыс істейді. Атап айтқанда, CDMA2000 1X технологиясы
үшінші ұрпақ технологиясына жатады. Оның негізгі ерекшелігі жаңа
қадамдарға дамуға және екінші ұрпақ технологияларымен бірігуге мүмкіндік
беруінде. Сондықтан берілген дипломдық жобада 800 МГц диапазонындағы
24 Базалық станцияға
қашықтық, км
2
Электромагниттік сәулелену деңгейі, мкВтсм
Базалық станцияға
қашықтық, км
GSM стандарты
CDMA стандарты
0,5
22-25
1-1.5
1
28-30
1,5-2
2
50-55
4-5
3
100-110
12-14
5
210-220
25-30
7
400-500
60-70
10
500-600
80-100
15
500-600
200-220
20
500-600
400-450
25
500-600
400-450
Мәндер
Электомагниттік энергия ағыны тығыздығының
2
мкВтсм
CDMA GSM-900 GSM-1800
Орташа
2,4 58 34
Минималды
2,2 25 12,6
Максималды
5,6 105 48
желіні одан әрі дамытып, кеңейту мәселесі қарастырылады.
1.4 СDMA технологиясын суреттеу және жүйені қарастыру
CDMA-дің жоғары спектрлі тиімділігі,ұялы байланыс эволюциясының
одан әрі дамуының радикалды шешімі болып табылады. CDMA2000 cdmaOne
желісінің эволюциялық дамуында 3G стандарты болып табылады.
CDMA технологиясының бұдан әрі дамуы CDMA2000 технология
негізінде дамиды.
Мобилдік байланыс жүйесінің CDMA2000 1Х технологиясы негізінде
тұрғызылуы ақпараттарды 153 кбитс жылдамдықпен, қысқа хаттарды тарату,
электронды почтамен, интернетпен жұмыс істеу, ақпараттар базасымен,
ақпараттарды тарату және қозғалмайтын бейнелерді таратумен қамтамассыз
етеді. CDMA2000 1Х екінші фазаға өтуде 1,23 МГц жиіліктегі жолақты және
арнаны қолданумен болады. Ақпараттарды тарату жылдамдығы 384 кбитс
болуы, қызмет көрсету аясының өте кең көлемде көрсетілуіне яғни, нақты
уақытта видео ақпараттарды жіберуге мүмкіндік береді. Ақпарат тарату
жылдамдығының одан әрі өсуі және 3G ұялы байланыс жүйесіне өту, бірнеше
тасушыларды (CDMA2000 3Х-2,4Мбитс) пайдалану жолымен немесе
CDMA2000 1ХTREME (лабораториялық жағдайда 5,1 Мбитс жылдамдық
алынған) технологиясын қолдану негізінде болады.
CDMA2000 жүйесінің коммерциялық жетістіктерінің негізгі компоненті
болып қызмет көрсету аясының кеңдігі, сөйлеу сапасының өте жоғары болуы,
икемді және жаңа қызмет түрін енгізу арзандығы. Бұл технологияның бөгеуілге
тұрақтылығы жоғары, байланыс арнасы тыңдалудан қорғалған. Мұндай
қасиеттері кез-келген абоненттің қолдануына ыңғайлы етеді.
- EV-DO технологиясының артықшылықтары қолданушылырға жаңа
мүмкіндіктер есігін ашады:
- Интернет желісіне тез уақытта тұрған жерге және тәулік уақытына
қарамастан қосылу, жоғары жылдамдықты корпоративті VPN-желісін
ұйымдастыру, мобилдік мультимедиа қызметінің кең көлемді болуы.
EV-DO технологиясын қолдану корпоративті клиенттерге корпоративтік
ақпараттарға кез-келген уақытта кіріп біле алу есебінен, жұмыс істеу деңгейінің
өсуіне мүмкіндік береді. Бүгінгі таңда бұл технология әртүрлі аймақта
қолданылады: банктерде және сақтандыру компанияларында, мекемелерде
және мемлекеттік қызмет орындарында.
TDMA мен FDMA технологияларының кемшіліктерін болдырмау үшін
цифрлық жүйенің өндірушілері арналары кодпен бөлінген көпстанциялы
қатынау технологиясына, басқаша айтқанда, CDMA - ге (Code Division Multiple
Access) көңіл аударуға тура келді. CDMA - шу тәріздес дабылдарды
кеңейтілген спектрде қолданады. Барлық жаңалар - ескілердің жақсы бөлігі,
біздің жағдайда әзірге ұмытыла қоймаған ескінің. Дабылдары ортогоналді
бөлінуі негізінде арналары кодпен бөлінген мультиқатынау технологиясы бізге
25
бұрыннан белгілі. ССРО - да осы тақырыпқа арналған бірінші жұмыс Сызықты
селекция теориясының негізі (Основы теории линейной селекции) деп
аталып, ЛЭИС жинағында 1935 жылы жарыққа шықты, оның авторы Дмитрий
Васильевич Агеев. CDMA технологиясын соғыстан кейін ұзақ уақыт бойы
ССРО мен АҚШ-тың әскери байланыс жүйелерінде қолданылды [6].
CDMA принципі бастапқы ақпараттық дабылдың (біздің жағдайда сөз
дабылының) спектрін кеңейтуден тұрады, олар екі әртүрлі әдіспен жүзеге
асады, біріншісі жиілік бойынша секіру, екіншісі тура тізбек. Жиілік
бойынша секіру (немесе FH - Frequency Hopping) келесі түрде жүзеге асады,
кездейсоқ заң бойынша берілген аралықта таратқыштағы тасымалдаушы жиілік
тұрақты түрде өзінің мәнін әрбір сөйлесу арнасына салыстырмалы түрде үлкен
емес уақыт интервалында өзгертіп отырады. Жүйенің қабылдағышы да
таратқыш сияқты гетеродин жиілігін тура сол алгоритммен өзгертіп, тек керекті
арнаны болашақта өңдеу мен бөлінуді қамтамасыз етеді. FH көмегімен
цифрлық ұялы байланыс жүйесінде техникалық сипаттамаларды жақсарту
үшін, атап айтқанда GSM-де қолданады.
Екінші әдіс тура тізбекті (немесе DS - Direct Sequence) жұмыс істейтін
және перспективті CDMA желілерінде қолданатын шу тәріздес дабылдарды
қолдануға негізделген әдіс. Әрбір абоненттің ақпараттық дабылын жалғыз және
қайталанбайтындай шу тәріздес дабылға модуляциялайды, осыны бастапқы
ақпараттық дабылды кеңейту деп атайды. Осы жерде осындай кодтардың нұсқа
сандары миллиардқа жетеді, бұл біздің планетада әрбір адамға жеке байланыс
құруға болатынын айта кету керек. Әрбір абоненттің жіңішке жолақты
ақпараттық дабылы желідегі тұтынушыларға бөлінген жиіліктік спектрдің
барлық еніне кеңейтіледі. Қабылдағышта дабыл теңестіруші кодтың көмегімен
қалпына келетін еді, нәтижесінде бастапқы ақпараттық қод қалпына келеді.
Осы уақытта айтылған қабылдағышта басқа тұтынушылардың дабылдары ақ
шу сияқты болып табылады да кеңейтілген күйінде қалып, қабылдағыштың
қалыпты жұмыс істеуіне кішкене ғана кедергі келтіреді.
Бөлмеде бір-бірімен әртүрлі тілде бір мезетте сөйлесетін көп қос
адамдарды елестетейік. Олардың әрқайсысы өзінің әңгімелесіп отырған адамын
ғана жақсы түсініп, басқалардың сөздері жай фон сияқты қалады, әрі әңгімеге
кедергі келтірмейді. Оның үстіне активті және пассивті бөгеуілдерден қорғау
жоғары деңгейде қамтамасыз етіледі, осының арқасында дабылшу
қатынасының төменгі мәнінде (3 -5 дБ) беріліп отырған дабылдың төменгі
қуатында жұмыс істеу мүмкіндігін береді. Сонымен, бір радиожиіліктік арнада
бір мезетте көп пайдаланушылар тобының ақпараттық дабылдары беріледі.
CDMA әскери байланыс жүйелерінде жайдан-жай қолданылған жоқ, ол
дабылдардың спектрін кеңейту алдын -ала дайындалған жасанды бөгеуілдерге
қарсы тұра алатын қасиеті де бар. Егер радиодабылдың базасын өте үлкен
шамаға кеңейтсек, онда оны шу деңгейінен төмендетуге болады, мұны
потенциалды қарсылас та байқайды. Қабылдау жағында бастапқы дабыл
қалпына келеді. Сонымен, осыған ұқсас жүйелерді осы жиілік диапазонын
қолданатын
радиоқұрылғылардың жұмысына кедергі келтірместей етіп
қолдануға болады.
26
1.5 CDMA стандартының негізгі қағидалары
TDMA мен FDMA технологияларының кемшіліктерін болдырмау үшін
цифрлық жүйені өндірушілер арналары кодпен бөлінген көпстанциялы қатынау
технологиясына, басқаша айтқанда, CDMA - ге (Code Division Multiple Access)
көңіл аударуға тура келді. CDMA - шусияқты дабылдарды кеңейтілген
спектрде қолданады. Барлық жаңалар - ол ескілердің жақсы бөлігі, біздің
жағдайда әзірге ұмытыла қоймаған ескінің. Дабылдары ортогональды бөлінуі
негізінде арналары кодпен бөлінген мультиқатынау технологиясы бізге
бұрыннан белгілі. СССР - да осы тақырыпқа арналған бірінші жұмыс Основы
теории линейной селекции деп аталып, ЛЭИС жинағында 1935 жылы жарыққа
шықты, оның авторы Дмитрий Васильевич Агеев. CDMA технологиясын
соғыстан кейін ұзақ уақыт бойынша СССР мен АҚШ - тың әскери байланыс
жүйелерінде қолданылды, артықшылықтары төменде келтіріледі.
CDMA принципі бастапқы ақпараттық дабылдың (біздің жағдайда сөз
дабылының) спектрін кеңейту ден тұрады, олар екі әртүрлі әдіспен жүзеге
асады, біріншісі жиілік бойынша секіру, екіншісі тура тізбек. Жиілік
бойынша секіру (немесе FH - Frequency Hopping) келесі түрде жүзеге
асады,кездейсоқ заң бойынша берілген аралықта таратқыштағы тасымалдаушы
жиілік тұрақты түрде өзінің мәнін әрбір сөйлесу арнасына салыстырмалы түрде
үлкен емес уақыт интервалында өзгертіп отырады. Жүйенің қабылдағышы да
таратқыш сияқты гетеродин жиілігін тура сол алгоритммен өзгертіп, тек керекті
арнаны болашақта өңдеу мен бөліңуді қамтамасыз етеді. FH көмегімен
цифрлық ұялы байланыс жүйесінде техникалық сипаттамаларды жақсарту
үшін, атап айтқанда GSM-де қолданады
Екінші әдіс тура тізбекті (немесе DS - Direct Sequence) жұмыс істейтін
және перспективті CDMA желілерінде қолданатын шусияқты дабылдарды
қолдануға негізделген әдіс. Әрбір абоненттің ақпараттық дабылын жалғыз және
қайталанбайтындай шусияқты дабылға модуляциялайды, осыны бастапқы
ақпараттық дабылды кеңейту деп атайды. Осы жерде осындай кодтардың нұсқа
сандары миллиардқа жетеді, бұл біздің планетада әрбір адамға жеке байланыс
құруға болатынын айта кету керек. Әрбір абоненттің жіңішке жолақты
ақпараттық дабылы желідегі тұтынушыларға бөлінген жиіліктік спектрдің
барлық еніне кеңейтіледі. Қабылдағышта дабыл теңестіруші кодтың көмегімен
қалпына келетін еді, нәтижесінде бастапқы ақпараттық қод қалпына келеді.
Осы уақытта айтылған қабылдағышта басқа тұтынушылардың дабылдары ақ
шу сияқты болып табылады да кеңейтілген күйінде қалып, қабылдағыштың
қалыпты жұмыс істеуіне кішкене ғана кедергі келтіреді.
Бөлмедегі бір-бірімен әртүрлі тілде бірмезетте сөйлесетін көп қос
адамдарды елестетейік. Олардың әрқайсысы өзінің әңгімелесіп отырған адамын
ғана жақсы түсініп, басқалардың сөздері жай фон сияқты әрі әңгімеге кедергі
келтірмейді. Оның үстіне активті және пассивті бөгеуілдерден қорғау жоғары
деңгейде қамтамасыз етіледі, осының арқасында дабылшу қатынасының
төменгі мәнінде (3 -5 дБ -да) беріліп отырған дабылдың төменгі қуатында жұмыс
27
істеу мүмкіндігін береді. Сонымен, бір радиожиіліктік арнада бір мезетте көп
тұтынушлар тобының ақпараттық дабылдары беріледі.
CDMA әскери байланыс жүйелерінде жайдан-жай қолданылған жоқ, ол
дабылдардың спектрін кеңейту алдын -ала дайындалған жасанды бөгеуілдерге
қарсы тұра алатын қасиеті де бар. Егер радиодабылдың базасын өте үлкен
шамаға кеңейтсек, онда оны шу деңгейінен төмендетуге болады, мұны
потенциалды қарсылас та байқайды. Қабылдау жағында бастапқы дабыл
қалпына келеді. Сонымен, осыған ұқсас жүйелерді осы жиілік диапазонын
қолданатын
радиоқұрылғылардың жұмысына кедергі келтірместей етіп
қолдануға болады.
1.6 CDMA стандартты жүйенің жұмыс істеу қағидасы
CDMA стандартты жүйенің жұмыс істеу қағидасын түсіндіретін
құрылымдық сұлба 1.9 - суретте көрсетілген. Тасымалдаушысының спектрі
алдын-ала кездейсоқ шу көзінің дабылымен көбейтіліп, кеңейген ақпаратты
дабыл Уолш бойынша кодталып, осы тасымалдаушымен араластырылады.
Әрбір ақпараттық дабылға өзінің Уолш коды арналады, кейіннен олар
таратқышта бірігіп, сүзгі арқылы өткізіледі және жалпы шусияқты дабыл
таратушы антеннамен сәулелендіріледі.
Қабылдағыштың кірісіне пайдалы дабыл, фондық шу, көрші ұяшықтағы
базалық станциядан келетін бөгеуілдер және басқа абоненттердің кездейсоқ
дабылдары түседі. ВЧ-сүзгілеуден кейін дабыл корреляторға түсіп, осында
спектрді қысу мен берілген Уолш кодының көмегімен цифрлық сүзгіде
пайдалы дабылдың бөлініп алуы жүреді. Бөгеуілдің спектрі кеңейтіледі, және
коррелятордың шығысында шу түрінде пайда болады.
Айта кететін жай, тура арнадағы дабылдардың бұзылуы кері арнаға
қарағанда аздау болады, себебі ішкіжүйелік бөгеуілдер мен көпсәулелі тына
қалудың арқасында, базалық станцияда қуат бойынша қордың болуы есебінен
деп айтуға болады. Сондықтан, кері арнада, яғни абоненттен базалық
станцияға берілгенде қуатты реттеу кезінде негізгі проблемалар туындайды.
28
1.8-сурет. CDMA стандартты ұялы байланыс жүйесінің жұмыс істеу
қағидасы
Берілген суретте CDMA әдісін қолданатын жүйелерде,кездейсоқ шу
көзінің синхронизациясын өзгерте отырып, жиілік жолағының бір бөлігін
желінің барлық ұяшықтарында қолдануға болады. Такое 100%-тік жиіліктік
ресурсқа қол жеткізуді пайдалануы - бұл CDMA стандартты желінің абоненттік
сыйымдылығының жоғары екендігінің және ұйымдастыруды оңайлататын бір
фактор көрсетілген. Уолш кодында 64 болғанындықтан, бұл теориядағыдай
шын мәнінде жүзеге аспайды, жүйенің абоненттік сыйымдылығы ішкіжүйенің
интерференциясымен шектеледі, ол интерференция көрші ұяшықтағы базалық
станциялардың және қозғалмалы станциялардың бірмезеттегі жұмысынан
туындайды.
CDMA жүйесінде абоненттердің саны ішкі бөгеуілдердің деңгейіне
тәуелді. Базалық станцияның келісілген станциялары
жақын-алыс
эффектісіне өте сезімтал, базалық станцияға жақын орналасқан мобильді
станция үлкен қуатта жұмыс істейді де, басқа алыс дабылдарды қабылдаған
кезде бөгеуілдердің жоғары деңгейін құрып, жүйенің өткізгіштік қабілетін
төмендетеді. Бұл жағдай барлық мобильді станцияларда болады, бірақ
ортогоналды шусияқты дабылды қолданатын жалпы жиілік жолағында жұмыс
істейтін CDMA-жүйесінде дабылдардың бұзылуы ең жоғары дәрежеде болады.
Егер осы жүйеде қуатты реттеу болмағанда бұл жүйе сөзсіз TDMA базасындағы
ұялы желілердің сипаттамаларына орын беретін еді. Сондықтан СDMA
жүйесінің басты проблемасы әрбір станцияда индивидуалды қуатты басқару.
Кодпен қатынайтын жүйенің тиімді жұмысы тек базалық станцияның
кірісінде әртүрлі абоненттердің дабылдары түзетілген жағдайда ғана жүзеге
асады. Түзету дәлдігі жоғары болған сайын, жүйенің қамту аумағы да көп
болады.
Қуатты басқарудың дәлдігі жоғарылаған сайын, ішкі бөгеуілдердің
деңгейі төмендейді. IS-95 стандартында мобилді станциялардағы қуатты реттеу
динамикалық диапазон 84 дБ-де 1 дБ қадамымен, яғни +-0,5 дБ дәлдігімен
29
жүзеге асады. Көрші өлшемдер арасындағы интервал 1,25 мс-қа тең. Қуатты
басқаратын биттер 800 битс жылдамдықпен трафик арнасы бойынша
таратылады. Тізбектеп қосылулы көпсәулелі дабылдарды бөліктеп өңдеу талап
етілетін дабылшу қатынасын 6-7 дБ қамтамасыз етеді. Кезінде параллельді
жұмыс істейтін бірнеше арналарда сәулелерді әртүрлі өңдеу мобилді
станцияның қайтақосылуының жеңіл режимін қамтамасыз етеді.
CDMA жүйе ұяшығының абоненттік сыйымдылығы реттеуші алгоритмді
пайдалану арқылы оптимизацияланады. Бұл алгоритм әрбір абоненттік
терминалдың сәулелендіруші қуатын жіберілетін қатенің болу ықтималдығы
деңгейін алуға болатындай етіп шектейді. Жүйеде қуатты реттеудің үш
механизмі қарастырылған: тура арнада- тұйықталмаған иілім, кері арнада -
тұйықталған иілім, кері арнада - сыртқы реттеу иілімі.
CDMA стандартты қозғалмалы байланыста сандық желілер келесі
элементтерден тұрады (сурет ):
- Қозғалмалы байланыстың коммутациялық орталығы MSC(Mobile
Switching Center) - СПС желісіндегі қозғалмалы абонентердің арасындағы
қосылу мен СПС пен ТФОП желісіндегі абоненттердің қосылуын қамтамасыз
етеді;
- базалық станция BS(Base Station) - қозғалмалы абоненттермен
радиоинтерфейсті жүзеге асырады;
- базалық станцияның контроллері BSC(BASE Station Cintroller) - базалық
станцияларды басқару мен коммутациялық орталықпен байланысты
қамтамасыз етеді;
- орналасқан орынның негізгі немесе үйдік регистрі HLR (Home Location
Register) - берілген коммутациялық орталықта тіркелген абоненттер туралы
мәліметтердің базасынан тұрады ;
- орналасқан орынның қонақтық регистрі VLR (Vision Location Register) -
берілген коммутациялық орталықтың қызмет көрсететін аумағында болған
абоненттер жайында мәліметтер базасынан тұрады;
- аутентификация орталығы AC(Authentication Center) - қозғалмалы
абоненттің полномочиясын тексеруді қамтамасыз етеді және оны байланыс
желісіне қатынауды жүзеге асырады;
- құрылғының теңестіру регистрі EIR(Eguipment Identity Register) -
құрылғының идентификациясын басқаруға қажетті мәліметтер базасынан
тұрады.
Ұялы телефондық желілердің дұрыс жұмыс істеуін қолдау протоколының
бірі болып қосымша ОКС жүйесі 7 МАР номерлі болып қосылады. Бұл қосалқы
жүйе ТСАР протоколында негізделеді және роумингтің ақпаратты тарату мен
басқа ұялы желідегі басқа дабылды ақпаратты келесі желіге тарату үшін
пайдаланылады. Роуминг - қозғалмалы абоненттердің әртүрлі операторлар
желісінде орын ауыстырғанында байланысты ұсынуы.
30
1.9 -сурет. CDMA қозғалмалы байланыс желісін құру сұлбасы
Берілген суретте қосалқы жүйе МАР ұялы байланыс арасында
ақпараттарды таратуды ғана қамтамасыз етпейді, алыстатылған түйінде
активацияны ұйымдастырады. Мысалы, басқа бір ұялы желіден белгілі бір
хабарламалардың түсуі кезінде шақырылып отырған абоненті бар ұялы желінің
қызмет көрсетуі активтендіріледі, сонымен қатар кері бағытта активацияның
нәтижесі жеткізіледі.
МАР - тың негізгі процедураларына мыналар жатады:
- роуминг мүмкіндігімен қамтамасыз етілетін, желі бойынша кіретін және
шығатын шақыруларды қабылдау мүмкіндігін сақтау үшін абоненттің
орналасқан орнын тіркеу;
- абоненттің орналасқан орны жайындағы ақпаратты өшіру мен
қайтатіркеу;
- HLR мен VLR регистрларында абонентердің мәліметтерін өзгертуі;
- тарификация жайында ақпаратты тарату және т.б.
HLR регистрында тұтынушының орналасу орны жайындағы ақпарат
бірнеше минут сайын жаңартылып отыруы керек. Осы мақсатта қосалқы МАР
жүйесі коммутациялық түйін VLR - дың мәліметтер базасынан ТСАР
хабарламасының көмегімен HLR-дың мәліметтер базасына ақпаратты таратып
отырады. Шақырылатын абонентке шақыру түскен кезде HLR регистрі оның
қазіргі кездегі орнына тәуелді қосылуды осы жолмен анықтайды. HLR
құрамындағы абоненттің бір аумақтан келесіге орын ауыстыруы 7 нөмірлі ОКС
хабарлауының көмегімен тұрақты түрде жаңартылып отырады [7].
CDMA принципі бастапқы ақпараттық дабылдың (біздің жағдайда сөз
дабылының) спектрін кеңейту ден тұрады, олар екі әртүрлі әдіспен жүзеге
асады, біріншісі жиілік бойынша секіру, екіншісі тура тізбек. Жиілік
бойынша секіру (немесе FH - Frequency Hopping) келесі түрде жүзеге
асады,кездейсоқ заң бойынша берілген аралықта таратқыштағы тасымалдаушы
жиілік тұрақты түрде өзінің мәнін әрбір сөйлесу арнасына салыстырмалы түрде
үлкен емес уақыт интервалында өзгертіп отырады. Жүйенің қабылдағышы да
таратқыш сияқты гетеродин жиілігін тура сол алгоритммен өзгертіп, тек керекті
31
арнаны болашақта өңдеу мен бөліңуді қамтамасыз етеді. FH көмегімен
цифрлық ұялы байланыс жүйесінде техникалық сипаттамаларды жақсарту
үшін, атап айтқанда GSM-де қолданады.
32
2. CDMA жүйелеріндегі құрылғыларды таңдау
2.1 CDMA арналарының ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz