Проектирование сетей стандарта сотовой связи GSM

Далее на рисунке 3.5 представлен вид спектра сигнала на выходе кодера LPC:

Рисунок 3.5-График спектра сигнала на выходе блока LPC

На рис 3.6 продемонстрируем вид корреляционной функции сигнала на выходе LPC:

Рисунок 3.6-График корреляционной функции сигнала на выходе блока LPC

Выделенные оценки из , блоком LPC, преобразуются в и подаются на мультиплексор. Полученные оценки поступают на анализирующий РФ и формируют необходимую передаточную функцию . После пропускания через этот РФ остаток краткосрочного предсказания поступает на LTP анализатор. Для работы долговременного предсказателя производятся оценки основного тона и коэффициентов отражения РФ третьего порядка по остаткам предсказания .

Далее пронаблюдаем, какой вид имеет сигнал, а так же его параметры на выходе LTP.

Вид сигнала на выходе LTP представлен на рис 3.7:

Рисунок 3.7-График сигнала на выходе блока LTP

Изменения сигнала не заметны после прохождения блока LTP. Так как это блок долговременного предсказания.

Спектр сигнала на выходе LTP будет иметь вид представленный на рис.3.8:

Рисунок 3.8-График спектра сигнала на выходе блока LTP

Корреляционная функция сигнала на выходе LTP представлена на рис. 3.9:

Рисунок 3.9-График корреляционной функции сигнала на выходе блока LTP

3.2 Декодирование фонемы «К»

Для декодирования используем файл к.cod. Из канала связи данные с помощью демультиплексора распределяются по различным блокам декодера. На RPE декодер поступают номер последовательности , максимальное значение импульса выборки , представляющей собой прореженный остаток предсказания. Здесь отсчеты выборки масштабируются и дополняются нулями. Восстановленная таким образом выборка подается на LTP - синтезатор.

Итак, сигнал на входе блока LTP:

Рисунок 3.10-График сигнала на входе блока LTP

Спектр сигнала на входе LTP имеет вид:

Рисунок 3.11-График спектра сигнала на входе LTP

Корреляционная функция сигнала на входе LTP изображена на рис.3.12:

Рисунок 3.12-График корреляционной функции сигнала на входе LTP

Далее коэффициенты отражения на этот РФ поступают с демультиплексора через преобразователь коэффициента логарифма площади в по формуле:

.

Все коэффициенты отражения (для LPC и LTP) должны полностью совпадать с коэффициентами рассчитанными для кодера. Сигнал с выхода LPC - синтезатора для уменьшения шумов квантования поступает на пост-фильтр, на выходе которого получают декодированный речевой сигнал .

Итак, вид сигнала, полученного на выходе декодера имеет ,следующий вид [рис.3.13]:

Рисунок 3.13-График сигнала на выходе декодера

Спектр сигнала на выходе декодера изображен на рис.3.14:

Рисунок 3.14-График спектра сигнала на выходе декодера и для параметрической спектральной плотности мощности

Корреляционная функция сигнала на выходе кодера представлена на рис .3.15:

Рисунок 3.15-График корреляционной функции сигнала на выходе декодера

Подводя итог, можно сделать вывод: Сравнив рис.3.1 и рис.3.13 увидим, что сигнал на входе кодера и на выходе декодера имеет существенные сходства, следовательно процесс кодирования и декодирования был проведен успешно.

4 Расчет основных характеристик проектируемых сетей стандарта

GSM-1800 и NMT-900 и их сравнение

4.1 Характеристики проектированной сети

-площадь 800 км2 ;

-количество абонентов 90 000;

-активность абонента 0.023Эрл;

-вероятность блокировки 0.12;

-полоса частот 8 МГц;

-полоса частот занимаемая одним частотным каналом Fk=200 кГц(GSM) и

Fk=25 кГц(NMT);

-число абонентов на 1 частотный канал nа=8(GSM) и nа=1(NMT);

-высота антенны 20 м;

-усиление антенны 12дБ;

-мощность передатчика =1 Вт;

-защитное отношение С/Ш 9дБ;

-время в течении которого С/Ш на входе приемника будет меньше 10%;

-уровень случайных флуктуаций 10 дБ;

4.2 Расчет основных характеристик сетей стандарта GSM-1800

Вычислим общее число частотных каналов в сети по формуле:

Из формулы : где i и j - целые числа, причем i j

i=4; j=0

находим размерность кластера К=16 и антенны на БС с 120-градусными ДН (М=3;l=2). При этом относительное расстояние повторного использования частотных каналов равно : ;

Рассчитываем коэффициенты ,определяющие медианное значение затухания радиоволн на i-й трассе распространения помехи.В данном случае:

;

Определяем величины ,, :

;

;

;

Определяем среднее отношение сигнал/помеха на входе приемника:

;

Величина нижнего предела интеграла :

;

Используя таблицы, находим процент времени, в течение которого отношение сигнал/помеха на входе приемника МС будет находиться ниже защитного отношения 9дБ при выбранной размерности кластера (К=9)

;

Поскольку неравенство :

,

поэтому оставляем данную размерность и продолжаем расчет параметров

Итак, далее рассчитаем количество радиочастот для обслуживания абонентов в одном секторе ячейки:

Общее число каналов

Поскольку

;

то допустимая величина телефонной нагрузки в одном секторе одной соты:

;

Эрл

Число абонентов, обслуживаемых одной БС, при М=3 равно:

;

Число БС на обслуживаемой территории определяется по формуле :

;

Радиус соты в проектируемой ССПР :

;

км

Находим уровень мощности сигнала на входе приемника мобильной станции

дБВт

4.3 Расчет основных характеристик сетей стандарта NMT

Определяем общее число частотных каналов для проектируемой ССПР:

Из формулы : где i и j - целые числа, причем i j

i=3; j=1 находим размерность кластера К=13 и

Для базовых станций выбираем секторные антенны с 60-ти градусной ДН, при этом М=6 и l=1.

Коэффициент находим следующим образом:

Определяем величины ,, :

;

Определяем среднее значение отношения сигнал/помеха на входе приемника:

Находим величину нижнего предела интеграла в выражении по формуле :

Далее находим значение Q-функции :

и процент времени

При размерности кластера К=16, неравенство выполняется, поэтому оставляем данную размерность и продолжаем расчет параметров.

Итак, далее рассчитаем количество радиочастот для обслуживания абонентов в одном секторе ячейки:

Общее число каналов n0=ns*na=2*1=2.

Поскольку:

то допустимая величина телефонной нагрузки в одном секторе одной соты:

Эрл

Число абонентов, обслуживаемых одной БС, при М=6 равно:

Число БС на обслуживаемой территории :

Радиус соты в проектируемой ССПР :

км

Находим уровень мощности сигнала на входе приемника мобильной станции:

дБВт

По итогам расчетов сравнивая полученные характеристики спроектированных сетей сотовой связи стандартов GSM-1800 и NMT-900, можно заметить, что применение цифровой стандарт GSM обладает, более высокой, чем NMТ, помехоустойчивостью, позволяет построить ССПР с гораздо меньшим числом базовых станций (126 и 288).Каждая БС стандарта GSM обслуживает большее количество абонентов (711 и 312). Отсюда следует, что для заданных параметров сети, затраты на строительство ССПР GSM окажутся несколько меньшими, чем затраты на строительство NMT.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы были рассмотрены характеристики сети стандарта GSM. Также была рассмотрена ее структура, принцип работы и услуги, которые система поддерживает. Было произведено генерирование случайного процесса, и построены графики, характеризующие спектры, авторегрессию и корреляционные функции процессов. Далее было рассмотрено кодирование и декодирование фонемы «K» в системе GSM, были приведены соответствующие графики, демонстрирующие вид сигнала и его характеристик в основных блоках схемы кодирования/декодирования. Далее была произведена сравнительная оценка эффективности систем GSM и NMT, в результате которой пришли к выводу, что затраты на строительство ССПР GSM окажутся несколько меньшими, чем затраты на строительство NMT.Так как в аналоговом стандарте сотовой связи NMT необходимо большее число БС. Главным преимуществом ССС GSM по сравнению с NMT является более широкая абонентская база, так как емкость системы подвижной радиосвязи является важнейшей характеристикой.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ю.А. Громаков. Структура TDMA кадров и формирование сигналов в стандарте GSM. "Электросвязь". N 10. 1993. с. 9-12.

2. M.Mouly, M.B.Pautet. The GSM System for Mobile Communications. 1992. p.p. 702.

3. A. Mehrotra. Cellular Radio: Analog and Digital Systems. Artech House, Boston-London. 1994.p.p.460.

4. Ю.А. Громаков. Структура TDMA кадров и формирование сигналов в стандарте GSM."Электросвязь".N10.1993.с.9-12.

5. W. Heger. GSM vs. CDMA. GSM Global System for Mobile Communications. Proceedings of the GSM Promotion Seminar 1994 GSM MoU Group in Cooperation with ETSI GSM Members. 15 December 1994. p.p. 3.1-1 - 3.1-18.

6. Сукачев Э.А. Сотовые сети радиосвязи с подвижными объектами: Учебн пособие. - Изд. 2-е, испр. и дополн. - Одесса: УГАС, 2000. - 119с

7. Ю.А. Громаков. Сотовые системы подвижной радиосвязи. Технологии электронныхкоммуникаций. Том 48. "Эко-Трендз". Москва. 1994.