Кадр (2 блока, 6 слотов; 40 мс)

Слот прямого канала управления (6,67 мс)

Слот обратного канала управления (6,67 мс)

Укороченный слот обратного канала управления (6,67 мс)

Рис.2.10. Структура эфирного интерфейса системы D-AMPS (канал управления; стандарт IS-136):

Data - информация управления; Sync - синхронизирующая (обучающая) последовательность; Sync+ - дополнительная синхронизирующая последовательность; SCF - общий канал обратной связи (Shared Channel Feedback); CSFP -закодированная фаза суперкадра (Coded Super Frame Phase); G - защитный бланк (Guard time); R - интервал фронта импульса передатчика (Ramp up time); AG - дополнительный защитный бланк укороченного слота; Pream - преамбула (Preamble); Res - резерв.

Оставшиеся 12 бит в прямом канале не используются (составляют резерв), а в обратном канапе выполняют функцию защитного интервала, в течение которого не передается никакой полезной информации. Этот интервал включает 6-битовый защитный бланк, позволяющий выравнивать задержку сигнала с не слишком жестким допуском, и 6-битовый интервал фронта, в течение которого мощность передатчика подвижной станции выводится на номинальный уровень. В прямом канале необходимости в защитном интервале не возникает, поскольку выравнивание задержки производится при передаче информации по обратному каналу, а передатчик базовой станции работает непрерывно.

При полноскоростном кодировании слоты 1 и 4 содержат первый канал речи, слоты 2 и 5 - второй канал речи, слоты 3 и 6 -третий канал речи. При полускоростном кодировании каждый из шести слотов соответствует своему каналу речи. При передаче информации быстрого совмещенного канала управления FACCH эта информация замещает в слоте информацию речи (поле Data).

На начальном этапе установления связи используется укороченный слот, в котором многократно повторяются синхронизирующая последовательность и код CDVCC, разделяемые нулевыми числами различной длины. В конце укороченного слота имеется дополнительный защитный бланк. Подвижная станция передает укороченные слоты до тех пор, пока базовая станция не выберет необходимую временную задержку, определяемую удалением подвижной станции от базовой.

Кроме того, в стандарте IS-54 используются каналы управления, общие с аналоговым стандартом AMPS. Организацию работы этих каналов мы рассмотрим в разд. 2.3.1.

Перейдем к стандарту IS-136. Структура его эфирного интерфейса несколько сложнее. Это определяется тем, что вместо каналов управления, общих с аналоговым стандартом AMPS, введены новые «цифровые» каналы управления с более высокой пропускной способностью и большей функциональной гибкостью (рис.2.10). Для каналов трафика сохранена структура эфирного интерфейса стандарта IS-54 (рис.2.9).

Для цифровых каналов управления принята значительная степень преемственности с каналами трафика, облегчающая технологически переход от IS-54 к IS-136: та же длительность кадра, состоящего из шести слотов, с сохранением возможности полноскоростного и полускоростного кодирования; та же длительность бита и соответственно те же 324 бита в слоте; сохранены прежние алгоритмы канального кодирования и модуляции, в значительной мере сохранена структура слота. При этом обеспечивается совместимость стандартов снизу вверх. Поясним основные особенности цифровых каналов управления (рис. 2.10). Прежнее назначение осталось у поля синхронизации (Sync) и у защитного интервала обратного канала (поля G, R); резервное поле прямого канала (Res) сокращено до двух бит. Остальные поля слота циф-

рового канала управления отличаются от полей слота канала трафика. Здесь отсутствуют поля SACCH и CDVCC. Добавлено поле Sync+, содержащее дополнительную синхронизирующую последовательность.

В полях Data передается основной объем информации управления, причем в прямом канале объем этой информации в слоте составляет 260 бит, а в обратном - 244 бита. В полях общего канала обратной связи (поля SCF) передается ответная (от базовой станции) информация схемы случайного доступа; эта схема реализует вызов со стороны подвижной станции.

Поле CSFP содержит информацию о фазе суперкадра, которая позволяет определить начало суперкадра, что необходимо для корректного приема управляющей информации; кроме того, по содержанию этого поля, отличающегося от соответствующего поля цифрового канала трафика (поле CDVCC), подвижная станция отличает канал управления от канала трафика. В течение интервала преамбулы, не несущего информации, производятся автоматическая регулировка усиления приемника базовой станции и символьная синхронизация, предшествующие приему последующей информации. В укороченном слоте общий объем управляющей информации составляет 200 бит, а в конце слота введен дополнительный 44-битовый защитный интервал (дополнительные поля R и AG).

2.2.5.3. Эфирный интерфейс системы GSM

Временная структура эфирного интерфейса системы GSM еще сложнее (рис.2.11). Передача информации организуется кадрами, которые имеют длительность 4,615 мс. Каждый кадр состоит из восьми слотов по 577 мкс, и каждый слот соответствует своему каналу речи, т.е. в каждом кадре передается информация восьми речевых каналов. При полноскоростном кодировании все последовательные кадры содержат информацию одних и тех же восьми речевых каналов. При полускоростном кодировании, пока также не реализованном, четные и нечетные кадры содержат информацию разных речевых каналов, т.е. информация одного и того же речевого канала передается через кадр, так что в общей сложности передается информация шестнадцати речевых каналов. Возвраицаясь к используемой в настоящее время схеме полноскоростного кодирования, заметим, что информационный кадр может быть одного из двух видов - кадр канала трафика или кадр канала управления (рис.2.11). В обоих случаях он имеет одну и ту же длительность и состоит из 8 слотов, но слоты имеют различную структуру и разное информационное содержание.

На рис.2.11 представлена структура кадра канала трафика при передаче речи. Длительность слота соответствует 156,25 битам, т.е. длительность одного бита составляет 3,69 мкс.

Гиперкадр (2048 суперкадров;

2715648 кадров; 3 ч 28 мин 53,760 с)

Суперкадр (51 мультикадр канала трафика; 26 мульти кадров

канала управления;

1326 кадров; 6,12 с)

Мультикадр канала управления (51 кадр; 235 мс)

Мультикадр канала трафика (26 кадров; 120 мс)

Кадр канала управления

(8 слотов;

4,615 мс)

Кадр lOHana графика (8 слотов; 4,615 мс)

; Слот (577 мкс)

Информационная пачка (148 бит)

Рис.2.11. Структура эфирного интерфейса (канал трафика) системы GSM:

Ер - закодированная информация (Encripted Data); TS - обучающая последовательность (Training Sequence); Т - защитный бланк (Tail bits - хвостовые биты)- S -Сфытыи флажок (Stealing flag) - признак речь/управление; G - защитный интервал

Первые 148 бит слота составляют информационный пакет, или информационную пачку {английский термин burst - вспышка); оставшиеся 8,25 бит - защитный интервал. Из 148 бит пачки на передачу информации речи отводится 116 бит (из них 114 бит - на передачу собственно речи и 2 бита - на скрытые флажки, определяющие тип передаваемой информации), 26 бит занимает обучающая последовательность, и оставшиеся 6 бит образуют два 3-битовых защитных бланка по краям пачки.

Структура слота для каналов управления приведена на рис.2.12. При полноскоростном кодировании каждый слот кадра соответствует своему каналу речи. При полускоростном кодировании слоты, соответствующие одному и тому же каналу речи, передаются через кадр.

Рис.2.12. Варианты структуры слота каналов управления системы GSM:

ED - закодированная информация (Encripted Data); TS - обучающая последовательность (Training Sequence); ETS - расширенная обучающая последовательность (Extended Training Sequence); Т - защитный бланк (Tail bits - хвостовые биты); ЕТ - расширенный защитный бланк (Extended Tail); G - защитный интервал (Guard period).

Глава!

Из верхней части рис. 2.11 следует, что информационные кадры объединяются в мультикадры. 26 кадров канала трафика образуют мультикадр канала трафика длительностью 120 мс. При этом в 24 кадрах передается информация речи - это кадры 1...12 и 14...25, в кадре 13 передается информация медленного присоединенного канала управления (канала SACCH), а кадр 26 остается пустым (он зарезервирован для передачи второго сегмента информации канала SACCH при полускоростном кодировании). Мультикадр канала управления имеет длительность 235 мс и состоит из 51 кадра канала управления.

Мультикадры, в свою очередь, объединяются в суперкадры: один суперкадр состоит из 51 мультикадра канала трафика или 26 мультикадров канала управления. Длительность суперкадра в обоих случаях составляет 6,12 с, или 1326 кадров. Наконец, 2048 суперкадров образуют один гиперкадр (криптографический гиперкадр), имеющий длительность 3 ч 28 мин 53,760 с, или 2715648 кадров. Номер кадра в пределах гиперкадра используется в процессе шифрования передаваемой информации.

2.3. Организация работы системы сотовой связи 2.3.1. Частотные, физические и логические каналы

Прежде чем приступить к описанию организации непосредственно процедур и режимов работы системы сотовой связи, нам придется уделить некоторое внимание организации информационного обмена по эфирному интерфейсу, с которым мы познакомились в разделе 2.2.5. Дело в том, что кроме собственно информации речи по каналу связи должна передаваться так называемая сигнальная информация, или информация сигнализации (английский термин signaling), включаю1дая информацию управления и информацию контроля состояния апаратуры; для ее обозначения будем употреблять также наименование управляющая информация или просто управление. Поэтому в настоящем разделе рассмотрим, как организуется использование каналов связи, и начнем с определения часто употребляемых при этом понятий частотных, физических и логических каналов.

Частотный канал - это полоса частот, отводимая для передачи информации одного канала связи. Правда, как мы фактически уже отмечали ранее, при использовании метода ТОМА в одном частотном канале передается информация нескольких каналов связи, т.е. в одном частотном канале размещается несколько физических каналов, но это не противоречит приведенному определению частотного канала, а подробнее мы рассмотрим это ниже -при определении понятия физического канала. Поясним понятие частотного канала конкретными примерами.