Протоколы GSM и преобразование речи

2.1.3. Сигнальные протоколы третьего уровня

Управление Радио- ресурсами

Уровень управления радиоресурсами (RRM — Radio Resource Management) наблюдает за установлением соединения по радио и фиксированной сети между подвижной станцией и центром коммутации подвижной связи (MSC). Главные функциональные компоненты этого уровня — подвижная станция и подсистема базовых станций, центр коммутации подвижной связи (MSC). Уровень RRM предназначен для управления радиосеансом [49, 56]. Сеанс — это время, которое мобильная станция находится в режиме соединения и управляет конфигурацией радиоканалов, включая распределение специализированных каналов.

Радиосеанс всегда инициализируется подвижной станцией с помощью процедуры доступа, либо для исходящего вызова, либо в ответ на широковещательный вызов при входящем вызове. Уже рассмотренные выше процедуры исходящего вызова и широковещательного вызова, такие как назначение выделенного канала для сигнализации мобильной станции, и структура широковещательного подканала, устанавливаются на уровне RRM.

Кроме того, уровень RRM осуществляет управление радиохарактеристиками, такими как управление мощностью, прерывистая передача и прием.

Управление мобильностью

Уровень управления мобильностью (ММ — Mobility Management) относится к верхнему уровню управления радиоресурсами (RRM — Radio Resources Management) и выполняет функции, которые возникают при передвижении абонента, а также функции защиты и аутентификации. Управление местоположением включает процедуры, которые дают системе информацию о текущем местоположении включенных передвижных станций так, чтобы управлять маршрутизацией входящих вызовов.

Управление соединением

Уровень управления соединением (СМ) отвечает за управление вызовом, управление дополнительными видами услуг и управление службой передачи коротких сообщений. Каждое из них можно рассматривать как отдельный подслой в пределах уровня управления соединением (СМ). Процедура управления вызовом почти совпадает с процедурами цифровой сети ISDN, указанными в Q.931, хотя маршрутизация к (от) подвижному объекту, очевидно, является в GSM уникальной. Другие функции подслоя управления вызовом включают: установление соединения, выбор типа обслуживания (включая чередование услуг в течение вызова) и отбой.

Виды сообщений и составы сигналов 3-го уровня

Как уже упоминалось выше, система протоколов взаимодействия 3-го уровня на участке MS — BTS (CM, MM, RR) является подмножеством протокола 3-го уровня LAPD. Ниже приведены некоторые форматы и команды, касающиеся протоколов участка MS — BTS [49, 56]. Содержание каждого сигнала понятно из его названия; для более детального рассмотрения этих сигналов можно рекомендовать [10, 11, 17].

Обмен сигнальной информацией по протоколу LAPD производится в виде сообщений, каждое из которых имеет следующий вид (рис 2.7).

Сообщение содержит следующие области: дискриминатор протокола, метка соединения и тип сообщения.

Дискриминатор протокола служит для того, чтобы отделить процедуры управления вызовом от любых других сообщений, а также отделить сообщения, передаваемые в ЦСИО (ISDN), от сообщений других систем, в частности, GSM.

Дискриминатор протокола кодируется в соответствии со следующей таблицей [39, 17].

Из других полей формата сообщений уровня 3 в протоколах GSM используется поле "Тип сообщения". В табл. 2.3–2.5 приведены значения, которые применяются на уровнях CM, MM, RR. Заглавные буквы в английском значении терминов обозначают буквы, входящие в сокращенное обозначение сообщений.

BTSM

BTSM представляет протокол взаимодействия BSC — BTS (Base Station Controller — Base Transceiver Station) или интерфейс A_bis. Сообщения передаются в формате LAPD, поле "тип сообщения" состоит при этом из двух байт (используется бит расширения). В первом байте передается дискриминатор сообщения, во втором — тип сообщения.

Дискриминатор протокола

Используется один из кодов табл. 2.2 в разделе сообщения управления вызовом (0011xxxx).

Дискриминатор сообщений

Однобайтовое поле, указывающее на тип обработки поступающих сообщений.

Первый бит применяется для указания прозрачности (transparent). Для указания типа обработки используются 7 последних битов октета.

Тип сообщения

Представляет однобайтное сообщение, старший бит которого отведен для возможности расширения сообщения, а остальные предназначены для кодирования типа сообщений, отображающего функции этого сообщения. Коды типа сообщений приведены в табл. 2.7.

Применение рассматриваемых команд легко устанавливается из их названия, поэтому, не останавливаясь на описании, приведем пример их использования при установлении соединения от станции ISDN к мобильной станции.

Этот пример был предварительно рассмотрен для участка MS — BTS (см. рис 1.9). В данном случае приведены конкретные команды и сигналы на других участках. На рис 2.8 сообщения на участке MS — BTS полностью совпадают с указанными на рис 1.9, но в начале каждой команды указан уровень протокола, которому принадлежит сообщения (RR, MM, CM). По коду сигнала можно определить, к какому классу принадлежит сообщение (например, сообщения организации соединения, сообщения информационной фазы соединений, сообщения разъединения).

К этому рисунку дадим некоторые дополнительные комментарии.

На рис 2.8 используются следующие команды системы ISDN:

Команда SABM (Set Asynchronous Balanced Mode) — "установить сбалансированный асинхронный режим" — используется в протоколе LAPD для установления по сети режима, предшествующего входу в синхронизм, для передачи в этом режиме команд управления. При этом отсутствует механизм защиты от ошибок (сообщение не нумеровано). В диаграмме она используется, чтобы указать, что обмен идет в асинхронном режиме.

UA — Unnumbered Acknowledge — ненумерованное подтверждение, используется для подтверждения сигналов в асинхронном режиме.

На рис 2.8 отмечены символами:

Следует также обратить внимание, что многие сигналы идут транзитом через BTS и BSC. Эти сигналы в дискриминаторе сообщений содержат тип обработки Transparent — прозрачный режим.

На рис 2.9 показан обмен сигналами для случая "отбой от MS" и "без задержки повешена трубка".

2.2. Частотный план в стандарте GSM

На рис 2.10 показан принцип образования каналов в системе GSM [32, 36, 49, 115].

Для радиодоступа GSM 900 выделены две полосы частот:

Полосы по 25 МГц разделены на 124 пары каналов, работающих в дуплексном режиме с интервалом несущей частоты по 200 кГц, используя многостанционный доступ с частотным разделением каналов (FDMA — Frequency Division Multiple Access). Каждый радиоканал с шириной полосы 200 кГц разделен на временные соты, которые создают 8 логических каналов. При этом используется методика, известная как многостанционный доступ с временным разделением (TDMA — TIME DEVISION MULTIPLE ACCESS). Напомним: многостанционный доступ заключается в том, что группа пользователей имеет возможность использовать одну несущую частоту в разные моменты времени. Принцип доступа к этим каналам и разрешение ситуаций конкуренции за ресурс — различный и был рассмотрен в учебном курсе "Абонентские сети доступа".

Канал, переносящий информацию (канал трафика, или логический канал), определится номером несущей частоты и номером одного из 8 временных положений. Информация переносится в виде коротких пакетов (burst), объединенных в кадры.

Многостанционный доступ с временным разделением (TDMA — Time Division Multiple ACCESS), содержащий 8 слотов и 248 физических полудуплексных каналов, составляет группу из 1984 полудуплексных каналов. При размере кластера 7 (см. повторное использование частот) число каналов в одной соте равно примерно 283 (1984 / 7) полудуплексных каналов. Как было показано ранее, разбиение, содержащее семь наборов частот, достаточно, чтобы охватить произвольно большую область, используя повторное применение частот с учетом допустимого расстояния между сотами.

2.3. Структура кадров в стандарте GSM

2.3.1.Структура кадров трафика

Каналы трафика (TCH) используются для доставки данных и речи. Структура образования кадров трафика (TCH) показана на рис 2.11. [33, 36, 49, 115].

Мультикадр трафика содержит 26 кадров временного доступа (TDMA), каждый из которых состоит из 8 пакетов ( burstТермин "пакет" употребляется в соответствии со словарем Л.М. Невдяева [22]. В литературе встречаются термины "пачка", "всплеск". ) трафика. Длительность мультикадра трафика — 120 мс. Поэтому длительность кадров временного доступа 120 мс / 26 = 4,615 мс, а длительность временного положения (слота) трафика равна 120/(26 x 8)=15/26=0,577 мкс. Из 26 кадров 24 используются для трафика, один (12-й кадр) — как низкоскоростной выделенный канал управления (SACCH — Slow Associated Control Channel) и один (25-й) в настоящее время не используется.

Пакет содержит:

TCH прямого и обратного направления разделены во времени на 3 периода передачи пакета. Поэтому мобильная станция не может одновременно получать и принимать один и тот же канал, что упрощает ее электронное устройство.

Данные передаются в пакетах, которые помещены в слоты. Общее число бит в мультикадре трафика равно 156,25 бит x 8 x 26 = 32500 бит. Эти биты передаются за 120 мсек. Поэтому скорость передачи информации в битах — 270,833 Кбит/с (32500/0,12=270,833 Кбит/с). Время передачи одного бита 3,69 мкс. Чтобы нейтрализовать влияние ошибок в настройке времени, дисперсию времени и т. д., пакет данных немного короче, чем временной интервал. Он составляет для одного пакета 148 бит из 156.25 битов, передаваемых в пределах слота.

В дополнение к каналам THC's с полной скоростью могут применяться каналы THC's с полускоростью. THC's с полускоростью фактически могут удвоить емкость системы, так как в них предусматривается кодирование речи в пределах 11,4 Кбит/с вместо 22,8 Кбит/с. Полускоростные THC's каналы также используются для передачи сигналов управления. В рекомендациях они названы автономными специализированными каналами управления (SDCCH — Stand-alone Dedicated Control Channels) [81].

Если применяется полускоростное кодирование, то число слотов увеличивается до 16. При этом в четных кадрах мультикадра содержится информация 0–7-го слота, а в нечетных — 8–15-го.

2.3.2. Структура кадров управления

Кадры управления уже рассматривались выше. Структура этих кадров и мультикадров показана на рис 2.12. По сравнению с приведенными на рис 2.11 кадрами, мультикадр состоит из 51 кадра TDMA, каждый из которых содержит 8 слотов.

Содержания слотов управления и защитный интервал зависят от их назначения и указаны на рис 2.13.

Слот подстройки частоты (FB — Frequency correction Burst) предназначен для синхронизации частот мобильной станции. Для передачи этих слотов выделяется канал подстройки частоты (FCCH — Frequency Correction Channel).

Слот синхронизации (SB — Synchronization Burst) предназначен для синхронизации по времени базовой и мобильной станций. Слот содержит синхропоследовательность (64 бита), зашифрованную информацию о номере кадра TDMA и коде идентификации базовой станции два блока (по 39 бит каждый). Для передачи этих слотов выделяется отдельный канал синхронизации (SCH — Synchronizing Channel).

Пустой слот (DB — Dummy Burst) — этот вспомогательный пакет содержит два поля по 58 бит, не несущих информации. Такой пакет передается с целью оповещения о том, что станция находится в работоспособном состоянии.

Слот доступа (AB — Access Burst) предназначен для разрешения доступа MS к BSS, передается по каналу права доступа (RACH — Random Access Channel). Этот слот передается в качестве первого запроса, когда станции еще не вошли в синхронный режим и неизвестно время прохождения сигнала. Он содержит концевую комбинацию (TB) — в данном случае она состоит из 3 бит; последовательность синхронизации для базовой станции — 41 бит, что позволяет базовой станции начать процесс синхронизации и обеспечить правильный прием последующих 36 бит. Большой защитный интервал (68,25 бит длительностью 252 мкс) обеспечивает максимальное время для защиты кадров от эффекта межсимвольного искажения.

Все слоты имеют одинаковую длину 156,25 бит и длительность 235,833 мкс. Все слоты, кроме слота доступа, имеют концевые биты (TB — Tail Bit) по 3 бита каждый, и защитный интервал 8,25 бит.

На рис 2.14 показано объединение информации управления и трафика в единый поток.

2.3.3. Организация физических каналов

Для передачи быстродействующего объединенного канала управления (FACCH — Fast Associated Control Channel) и низкоскоростного выделенного канала управления (SACCH — Slow Associated Control Channel) применяются каналы трафика. Как уже было показано на рис 2.11, пакет трафика может использоваться и для передачи трафика, и для передачи кадров управления.

Для чего применяются однобитовые флажки, которые указывают тип информации?

Из 26 кадров 24 используются для трафика, один (12-й кадр) — как низкоскоростной выделенный канал управления (SACCH — Slow Associated Control Channel). Один (25-й) в настоящее время не задействован, но при полускоростном режиме он может использоваться для организации второго канала SACCH. Для передачи в 12-м кадре может работать 8 слотов.

Поскольку один канал SACCH при полноскоростном режиме занимает один слот с информационным полем 114 бит (см. рис 2.11), а время передачи 0,12 с, то скорость передачи по этому каналу 114/0,12=950 бит/с.

Слоты канала FACCH передаются со скоростью слота трафика. Остальные каналы управления передаются в мультикадре управления (.

Каналы BCCH/CCCH могут использоваться всеми абонентами, находящимися в данной соте.

При передаче в направлении от сети к MS весь мультикадр разбивается на 5 групп по 10 кадров в каждой. Каждая группа начинается кадром канала FCCH, за которым следует SCH. Остальные 8 кадров разделяются на два блока по 4 кадра. Первая группа перового блока предназначена для передачи канала BCCH. Второй блок этой группы и остальные 8 блоков (всего 9 блоков), принадлежащие другим группам, предназначены для передачи кадров класса общего каналов управления — CCCH, а именно, входящих в него PCH и AGCH. Эти блоки называются блоками передачи каналов вызова. Таким образом, в рассматриваемом случае используются 4 кадра для передачи BCCH, 5 кадров для передачи FCCH, 5 кадров для SCH и 36 кадров (9 блоков вызова) для AGCH либо PCH.

Линия от MS к сети используется только для передачи кадров канала RACH.

В табл. 2.8 сведены итоговые сведения по организации логических каналов.

2.4. Преобразование речи

Рис. 2.16 показывает последовательность действий при преобразовании речи в радиоволны и обратном преобразовании.

Примечание. Форматы, приведенные на рис 2.15.д и рис 2.15.е, применяются в случае небольшой загрузки каналов управления и не указаны в таблице

2.4.1. Речевое кодирование

На основании субъективных показателей качества речи и сложности реализации (которая связана со стоимостью, задержкой обработки и потребляемой мощностью) для GSM выбрано долговременное линейное предсказание с возбуждением регулярной импульсной последовательностью (RPE — LPC). В основе этого метода положен принцип предсказания, когда информация от предыдущих временных отсчетов используется, чтобы предсказать текущий временной отсчет. Коэффициенты линейной комбинации предыдущих временных отсчетов, плюс, закодированная форма остаточных, разность между предсказанным и фактическим временным отсчетом, представляют сигнал. Речь разделена на 20 временных отсчетов в миллисекунду, каждый из которых закодирован как 260 битов, что составляет полную скорость передачи информации 13 Кбит/с. Это так называемое кодирование речи на полной скорости (Full Rate). В настоящее время в системе GSM используются усовершенствованные кодеры GSM 06.10 и GSM 06.20. Основная блок-схема таких кодеров приведена на рис 2.17. Она отличается наличием двух устройств: медленного анализатора (синтезатора) и быстрого анализатора, улучшающих систему предсказания [30, 36].

Некоторыми североамериканскими операторами GSM1900 был реализован алгоритм преобразования речи "усовершенствованная полная скорость" (EFR — Enhanced Full-Rate).Он обеспечивает улучшенное речевое качество, используя существующую скорость 13 Кбит/c [85, 70].

2.4.2. Канальное кодирование и модуляция

Из-за влияния естественных или искусственных электромагнитных помех закодированная речь или сигналы данных, передаваемые по радиоинтерфейсу, должны быть защищены от ошибок. GSM использует сверточное кодирование (convolution encoding) и чередование блоков (block interleaving) [8, 25]. Конкретные алгоритмы для речи и для различных скоростей передачи данных отличаются между собой. Метод, используемый для речевых блоков, описан ниже.

Рассмотрим речевой кодер-декодер, который производит блок на 260 битов для каждых 20 временных отсчетов речи каждые 20 мс (рис 2.18).

Субъективные испытания показали, что которые некоторые биты этого блока были более важны для качества речевого восприятия, чем другие. Поэтому биты разделены на три класса:

Классу Ia биты добавлен циклический избыточный код на 3 бита для обнаружения ошибок. Если ошибка обнаружена, кадр оценивается как значительно поврежденный и удаляется. Он может быть заменен немного уменьшенной версией предыдущего правильно полученного кадра. Это 53 бита, вместе с 132 битами класса Ib и конечной последовательностью (TB — Tail Bit) на 4 бита (всего 189 битов).

Напомним, что сверточное кодирование (convolution coding) [6, 22] — это метод передачи с исправлением ошибок, при котором каждое поле входной последовательности длины K преобразуется в канальный поток данных длины n. Здесь K — длина кодового ограничения (constrain length); она указывает длину регистра сдвига, запоминающего поле входного потока. Каждый бит выходной последовательности получается как результат суммирования по модулю 2 нескольких последовательно передаваемых K символов входной последовательности. Отношение длины исходной информационной последовательности к длине кодированной последовательности называется скоростью кодирования (code rate) и обозначается r.

На рис 2.19 показан принцип сверточного кодирования при K=3 и r=1/2. При этом выполняется следующая последовательность действий:

В стандарте GSM используется сверточный кодер с кодовым ограничением

K=5. Каждый входной бит закодирован двумя битами выходного потока (r=1/2), базируясь на комбинации предыдущих 5 входных битов. Таким образом, сверточный кодер передает на выход 378 битов, к которым добавляются 78 остающихся бит класса II биты, которые являются незащищенными. Следовательно, каждые 20-миллисекундные временные отсчеты речи закодированы в виде 456 битов (рис 2.20) и требуют скорости передачи информации в битах 22,8 Кбит/с.

Цифровой сигнал модулируется на аналоговую несущую частоту, используя гауссовскую манипуляцию с минимальным частотным сдвигом (GMSK — Gaussian-filtered Minimum Shift Keying).

GMSK [3, 22] является одним из вариантов минимальной частотной манипуляции (MSK). Это вид частотной модуляции, который отображает двоичные импульсные сигналы двумя сигнальными частотами, сдвинутыми по фазе на 180° на каждом тактовом интервале.

Гауссовская минимальная манипуляция (GMSK) отличается тем, что импульсы входной последовательности сглаживаются с помощью фильтра нижних частот и приводятся к форме гауссовской кривой. Такая форма обеспечивает более низкий уровень внеполосного излучения и уменьшает влияние на соседние каналы. Но этот способ по сравнению с другими имеет меньшую спектральную эффективность. В частности, он позволяет передавать около 0,7 бит/с на Гц (теоретическая спектральная эффективность для квадратурной фазовой манипуляции равна 2 бит/с-Гц) и увеличивает энергетические затраты.

GMSK был выбран по другим схемам модуляции как компромисс между спектральной эффективностью, сложностью передатчика и уменьшением побочного излучения. Сложность передатчика связана с потребляемой мощностью, которая должна быть минимальна для передвижной станции. Побочное излучение в заданной ширине полосы должно строго управляться, чтобы ограничить помехи от соседнего канала и совместить сосуществование GSM и старых аналоговых систем (по крайней мере в настоящее время).

Для оценки правильности передачи 50 битов, чувствительных к ошибкам (категория Ia), используется избыточность в виде трех битов, которые получаются уже рассмотренными ранее методами с использованием полинома $$G(X)=X^3+X+1$$. При обнаружении ошибок нарушенный блок заменяется образом предыдущего блока, чтобы исключить помехи в разговоре (шорохи и трески).

Для декодирования сверточного кода применяется алгоритм Витерби [7]. Алгоритм состоит в том, что получаемая часть входной последовательности (например, 2 бита) анализируется, чтобы получить все возможные исходные последовательности, из которых она может быть получена. Из таких последовательностей выбирается наиболее "правдоподобная" (согласно вероятности перехода). Обоснование этого метода требует достаточно сложного математического аппарата, поэтому приведем ссылку на один из массы источников — [3], который отличается доступным изложением.

2.4.3. Перестановка/деперестановка

Перестановка (перемежение) информации — это изменение позиций блоков информации относительно друг друга, которое позволяет разнести стоящие рядом символы, принадлежащие одному и тому же сообщению. При этом групповые ошибки преобразуются в одиночные и эффективно исправляются, например, сверточным декодером. Имеется несколько алгоритмов перестановки (перемежения) [41, 49], например, перестановка блоков информации в соответствии с таблицей (табличное перемещение), диагональное перемещение и т. д. Ниже рассмотрен один, наиболее простой [115] алгоритм, который используется чаще всего в сочетании с другими.

Принцип перестановки в данном случае заключается в том, что временные отсчеты GSM величиной 456 бит (для полной скорости передачи речи) разбиваются на 8 групп по 57 бит. Каждая такая группа передается в различных пакетах трафика и в различных кадрах. Биты в каждом пакете пронумерованы и разделены на четные и нечетные, и в соответствии с этим включаются в различные пакеты трафика. Принцип перестановки информации показан на рис 2.21 [115].

Основной недостаток принципа перестановки — это вносимая задержка из-за накопления пакетов информации, их перестановки и передачи.

2.4.4. Шифрование/дешифрование

В GSM защита информации представлена средствами шифрования передачи. Метод шифрования не зависит от типа передаваемых данных (речь, пользовательские данные или сообщения сигнализации). Оно применяется только к нормальным пакетам (normal burst).

Шифрование достигается преобразованием с помощью операции "исключающее ИЛИ". Эта операция проводится между псевдослучайной многоразрядной последовательностью и 114 полезными битами нормального пакета (все информационные биты кроме 2 контрольных флагов). Псевдослучайная последовательность получается на основе номера пакета и сеансового ключа (session key). Ключ устанавливается в начале сеанса путем обмена сигналами между приемником и передатчиком, используется только в течение одного сеанса связи. После окончания сеанса ключ автоматически стирается.

Расшифровка использует тот же самый ключ шифрования. Более детально процесс шифрования и дешифрования дан в курсе лекций "Криптография и безопасность сетей".

2.5. Методы улучшения качества передачи сигналов

Подавление искажений из-за многолучевого распространения (multipath propagation)

В диапазоне 900 МГц радиоволны отражаются от всего — зданий, холмов, автомобилей, самолетов и т. д. Таким образом, приемной антенны может достигнуть много отраженных сигналов, каждый с различной фазой, и вызвать замирание (fade). Замирание — явление, при котором в течение определенного интервала времени происходит то постепенное усиление, то ослабление сигнала. Подавление искажений используется, чтобы извлечь желательный сигнал из нежелательных отражений. Оно работает, определяя, как известный переданный сигнал искажен замиранием из-за многолучевого распространения, и настраивает обратный фильтр, чтобы извлечь остальную часть переданного сигнала. Этот известный сигнал — 26 битов обучающей последовательности, передаваемой в середине каждого временного интервала пакета. Практическая реализация компенсатора не определена в спецификациях GSM.

Скачок частоты

Передвижная станция позволяет применять любую из заданных частот: это означает, что частота может изменяться между передатчиком и приемником и управляться в пределах одного кадра TDMA. GSM использует это свойство, чтобы осуществить медленный скачок частоты, когда мобильная станция и BTS передают каждый на различной несущей частоте. Алгоритм скачка частоты является широковещательным и управляет по широковещательному каналу управления (BCCH — Broadcast Control Channel). Так как замирание из-за многолучевости зависит от несущей частоты, медленные скачки частоты помогают облегчить проблему помех. Кроме того, межканальные помехи в действительности случайны и взаимно не связаны.

Прерывистая передача

Уменьшение межканальных помех — цель любой сотовой системы, так как это позволяет обеспечить лучшее обслуживание для данного размера ячейки или использование меньших ячеек, что увеличивает полную емкость системы. Прерывистая передача (DTX — Discontinuous transmission mode) — метод, преимущество которого основано на том, что фактически человек при нормальном сеансе связи говорит меньше 40 процентов времени. Поэтому возможно выключать передатчик в течение периодов молчания. Дополнительное преимущество — в том, что DTX экономит энергию мобильной станции.

Самый важный компонент DTX устройство обнаружения голосовой активности (VAD — Voice Activity Detection). Оно должно отличать речь от шумов, — задача, которая не так тривиальна, как это кажется. Если речевой сигнал неправильно интерпретируется как шум, передатчик выключается и возникает очень раздражающий эффект, названный клиппированием на приемном конце. Если, с другой стороны, шум ошибочно интерпретируется слишком часто как речевой сигнал, эффективность DTX резко уменьшается. Другой фактор, который следует учитывать, — это то, что, когда передатчик выключен, на приемном конце устанавливается полная тишина из-за цифрового характера GSM. Чтобы дать знать пользователю на приемном конце, что соединение существует, требуется подключение шума комфорта, который бы соответствовал характеристикам фоновых шумов, поступающих с передающего конца.

Прерывистый прием

Другой метод сохранения энергии в подвижной станции — прерывистый прием. Широковещательный канал коротких сообщений (Paging Channel), используемый основной станцией, чтобы сигнализировать о вызове базовой станции к мобильной станции, структурирован в подканалы. Каждая подвижная станция должна принимать только свой собственный подканал. В режиме ожидания вызова, в период времени между последовательными подканалами, мобильная станция может ставиться в режим, когда энергия почти не потребляется.

Управление мощностью

Есть пять классов определенных подвижных станций согласно их пиковой мощности передатчика, с номиналами, равными 20, 8, 5, 2 и 0,8 ваттам. Чтобы снизить межканальные помехи и сохранить мощность, приемопередатчики мобильных станций и базовые станции работают на самой низкой мощности, которую выбирают для поддержания приемлемого качества сигнала. Уровни мощности могут изменяться вверх или вниз ступенчато по 2 децибела от пиковой мощности вниз к минимуму 13 dBm (20 милливатт).

Подвижная станция измеряет силу сигнала или качество сигнала (основанное на коэффициенте битовых ошибок — BER) и передает информацию на контроллер базовой станции (BSC), который в конечном счете решает, заменить ли и когда заменить уровень мощности. Управление мощностью должно быть выполнено тщательно, поскольку она может стать причиной неустойчивой работы сети. В этой зоне имеются соседние подвижные станции, которые увеличивают свою мощность в ответ на увеличение межканальных помех, вызванных другими подвижными станциями. Практически это явление маловероятно, но находится в стадии изучения.

2.6. Краткие итоги лекции 2

Задачи и упражнения к части 1

Определить число сот в кластере сети, показанной на рисунке.