Меню

Регулировка выходной мощности передатчика

Управление мощностью передатчиков

Абонентская емкость ячейки системы CDMA оптимизируется использова­нием сложного алгоритма регулировки, который ограничивает мощность, излучаемую каждым абонентским терминалом, до необходимого уровня для получения приемлемой вероятности ошибки. В системе предусматривается три механизма регулировки мощности:

При передаче информации базовой станцией и приеме ее подвижной стан­цией будем говорить о прямом канале. Под обратным каналом будем подра­зумевать канал, в котором подвижная станция передает, а базовая принима­ет сообщения.

Рассмотрим процесс регулирования мощности передающих устройств в об­ратном канале. Каждая подвижная станция непрерывно передает инфор­мацию об уровне ошибок в принимаемом сигнале. На основании этой ин­формации базовая станция распределяет излучаемую мощность между абонентами таким образом, чтобы в каждом случае обеспечить приемлемое качество речи. Абоненты, на пути к которым радиосигнал испытывает боль­шее затухание, получают возможность излучать сигнал большей мощности. Основная цель регулировки мощности в обратном канале — оптимизация площади соты. Регулирование мощности как в прямом, так и в обратном ка­нале влияет и на срок службы аккумуляторов подвижных станций. Тесты показывают (рис. 3.38), что средняя излучаемая мощность подвижной стан­ции в CDMA меньше, чем в системах, использующих другие методы досту­па. Это непосредственно связано с такими параметрами радиотелефона, как длительность непрерывного занятия канала и время нахождения в режиме ожидания.

Рис. 3.38. Изменение мощности излучения подвижных станций

Рис. 3.39. Схема управления мощностью в прямом канале

Процесс регулирования мощности в прямом канале происходит несколько иначе. В нем возможны два варианта регулирования: по открытому циклу (ра­зомкнутая петля) и по замкнутому циклу (замкнутая петля), как это показано на рис. 3.39.

Рассмотрим открытый цикл регулирования мощности (менее точный). Подвиж­ная станция после включения ищет сигнал базовой станции. После синхрониза­ции подвижной станции по этому сигналу производится замер его мощности и вычисляется мощность передаваемого сигнала, необходимая для обеспечения соединения с базовой станцией. Вычисления основываются на том, что сумма уровней предполагаемой мощности излучаемого сигнала и мощности приня­того сигнала должна быть постоянна и равна — 73 дБ. Если уровень принятого сигнала, например, равен — 85 дБ, то уровень излученной мощности должен быть равен + 12 дБ. Этот процесс повторяется каждые 20 мс, но он все же не обеспечивает желаемой точности регулировки мощности, так как прямой и обратный каналы работают в разных частотных диапазонах (разнос частот 45 МГц) и, следовательно, имеют различные уровни затухания при распрост­ранении и по-разному подвержены воздействию помех.

Рассмотрим процесс регулирования мощности при замкнутом цикле. Меха­низм регулирования мощности при этом позволяет точно отрегулировать мощность передаваемого сигнала. Базовая станция постоянно оценивает ве­роятность ошибки в каждом принимаемом сигнале. Если она превышает про­граммно заданный порог, то базовая станция дает команду соответствующей подвижной станции увеличить мощность излучения. Регулировка осуществ­ляется с шагом 1 дБ. Этот процесс повторяется каждые 1,25 мс. Цель такого процесса регулирования заключается в том, чтобы каждая подвижная стан­ция излучала сигнал минимальной мощности, которая достаточна для обес­печения приемлемого качества речи. За счет того, что все подвижные стан­ции излучают сигналы необходимой для нормальной работы мощности, и не более, их взаимное влияние минимизируется, и абонентская емкость систе­мы возрастает. Подвижные станции должны обеспечивать регулирование выходной мощности в широком динамическом диапазоне — до 85 дБ.

Такие факторы, как число пользователей и расстояние до них от базовой стан­ции влияют на значение максимальной излучаемой мощности. Принимая это во внимание, можно сказать, что требования к линейности передаточной фун­кции усилителя мощности, работающего при изменении уровня входного сигнала в пределах 20 дБ, чрезвычайно высоки. Линейность передаточной функции усилителя — фактор, критичный при обеспечении желаемых харак­теристик системы. Требуемую линейность обеспечивают сложные и дорого­стоящие методы линеаризации (усилители с предварительными искажения­ми или усилители со связью вперед). Спектр излучаемого CDMA-сигнала, который получается в результате объединения множества кодированных по Уолшу базовых сигналов, близок к спектру шумового сигнала с отношением пикового значения к среднему около 11 дБ. Это означает, что для достижения одинакового качества связи в базовой станции GSM необходим усилитель с выходной мощностью 44 Вт; в стандарте D-AMPS (АДС) это значение снижа­ется до 31 Вт, а в CDMA — до 10 Вт (рис. 3.40). Поэтому значительный теоре­тический запас энергопотенциала в радиоканале, который получается за счет использования метода расширения спектра, при сопоставимой практической реализации базового оборудования оказывается значительно меньше. Поэто- | му системы с кодовым разделением каналов не обеспечивают ожидаемого увеличения площади радиопокрытия базовой станции.

Читайте также:  Механизм регулировки наклона спинки сиденья нива шевроле

В системе CDMA применяются квадратурная фазовая манипуляция (QPSK) в базовой и смещенная QPSK в подвижных станциях. При этом информация извлекается путем анализа изменения фазы сигнала, поэтому фазовая ста­бильность системы — критичный фактор при обеспечении минимальной ве­роятности появления ошибки в сообщениях. Применение смещенной QPSK позволяет снизить требования к линейности усилителя мощности подвиж­ной станции, так как амплитуда выходного сигнала при этом виде модуля­ции изменяется значительно меньше. До того, как интерференционные по­мехи будут подавлены методами цифровой обработки сигналов, они должны пройти через высокочастотный тракт приемника и не вызвать насыщения ма­лошумящего широкополосного усилителя (МШУ) и смесителя. Это заставля­ет разработчиков системы искать баланс между динамическими и шумовы­ми характеристиками приемника.

Рис. 3.40. Требования к усилителю мощности базовой станции

Источник

Регулировка выходной мощности передатчика

Регулировка выходной мощности MS осуществляется по командам блока МР, подаваемым на ППЗУ.

Команды управления далее поступают на регулятор мощности (РМ) радиопередатчика NT2. Одновременно блок МР осуществляет контроль выходной мощности передатчика.

Режим роуминга

Переход MS в режим роуминга осуществляется:

— при вхождении в новую соту в процессе перемещения;

— по истечению периода, задаваемого таймером после предыдущей процедуры роуминга;

— о заявке на роуминг абонента MS;

— при установлении связи.

Процедура роуминга (уточнить)

При нахождении MS в режиме дежурного приема процедура роуминга проводится по каналу вызова. Переход MS на канал вызова происходит автоматически после окончания разговора и нажатии пользователем функциональной клавиши «освобождение». Команда «освобождение» поступает в блок МР. Из блока МР на делители в m и n раз блока синтезатора NS2 поступают команды на перестройку приемника и передатчика на канал вызова в соответствии с зональной информацией, хранящейся в ППЗУЧ блока NP5. Одновременно на коммутаторы КТ1, КТ2 трактов RX AUDIO NA5 и ТХ AUDIO NA5 из блока МР подаются команды на отключение интерфейса пользователя. Таким образом, MS в процессе перемещения оказывается постоянно готовой к приему кодограммы роуминга или вызова. Переход на канал «вызова» индицируется зеленым цветом индикатора интерфейса. При приеме адресной кодограммы роуминга цифровая информация поступает на МОДЕМ блока RX AUDIO NA5. Время начала и окончания кодограммы фиксируется в блоке МР по наличию сигнала, поступающего из детектора D блока RX AUDIO NA5. Прием кодограммы роуминга или вызова индицируется желтым цветом. После обработки (демодуляции) в МОДЕМЕ адресный кадр поступает в КОДЕК блока NP5, где дешифруется для выделения конкретных адресных команд в кодовых полях кадра. При искажении кодограммы осуществляется также обнаружение и исправление ошибок. При повторной регистрации кодограммы, в которой присутствует адрес новой BS, блок NP5 регистрирует «опознавание» новой BS.

Читайте также:  Какие инструменты нужны для регулировки клапанов

Для актуализации своих данных в новой соте MS передает по обратному каналу «вызова» ответную кодограмму роуминга (квитанцию). Это осуществляется следующим образом. По команде блока МР, подаваемой в КОДЕК, кодер формирует адресный кадр, содержащий данные MS. Адресный кадр последовательно поступает на модулятор МОДЕМА, с выхода которого модулирующая последовательность со скоростью передачи В = 1200 Бод поступает в блок ТХ AUDIO NA5 на регулятор уровня РУЗ. Коммутатор КТЗ переходит в замкнутое состояние по команде блока МР и кодограмма далее поступает на вход ПЧМГ радиопередатчика. Время передачи кодограммы-квитанции определяется таймером MS.

Если время, задаваемого таймером, после предыдущей процедуры роуминга истекло (4 мин), то MS сама выступает инициатором роуминга.

Процесс начинается по команде, поступающей из таймера в блок МР, который управляет синтезатором NS2 и MS переходит с канала вызова на свободный канал трафика. Одновременно по команде МР КОДЕК и ППЗУА формируют кадр роуминга, в котором присутствуют данные MS. Кадр роуминга поступает на МОДЕМ, где формируется кодограмма роуминга. Модулирующая последовательность поступает в тракт ТХ AUDIO NA5 на элемент РУЗ и далее на вход ПЧМГ радиопередатчика NT2.

В ответной кодограмме, поступающей от BS, актуализируются данные идентификации новой соты и зоны обслуживания (адреса BS и ЦКПС), которые записываются в ППЗУА блока NP5.

При долговременном отсутствии процедуры роуминга (например, MS была отключена или находилась в зоне тени) на индикаторах интерфейса пользователя по команде блока МР включается сигнализация «обслуживание» и «авария». Команда на роуминг формируется блоком МР в соответствии с данными таймера. Пользователь MS может с помощью функциональной клавиши «исходящий вызов» подать команду на принудительный роуминг. Команда поступает в блок МР. Далее процесс роуминга происходит по вышеописанному алгоритму.

Режим установления связи

В данном режиме MS передает и принимает кодограммы «вызова», которые отличаются от кодограмм роуминга наличием адреса вызываемого абонента и дополнительных команд управления.

При вызове мобильного или стационарного абонента процесс передачи кодограмм вызова происходит по свободному каналу трафика, на который переходит MS после набора номера (адреса) вызываемого абонента. Набор номера сопровождается отображением информации на дисплее MS. По окончании записи номера вызываемой MS блок МР подает команду на КОДЕК, который формирует адресный кадр «вызова» и подает его на модулятор МОДЕМА. Далее прохождение кодограммы «вызова» проходит аналогично типовому процессу передачи кодограммы роуминга.

В ответной кодограмме, поступающей через BS, обслуживающую данную соту, содержится цифровая информация необходимая для функционирования системы (адреса вызывающей и вызываемой MS, ЦКПС, BS), а также адрес канала трафика, на который должна перестроится MS для ведения разговора (или подтверждается выбранный вызывающей MS канал трафика). Для перехода на новый канал трафика блок МР считывает данные из ППЗУЧ и подает команду на синтезатор сетки частот NS2 для изменения коэффициентов деления m и n перестройки трактов приемопередатчика на рабочие частоты нового канала трафика.

В процессе обмена кодограммами в MS и BS одновременно измеряются уровни нуль-сигнала и в кодограммы вводится информация о необходимости увеличения или уменьшения выходной мощности радиопередатчиков.

При вызове MS другой MS или абонентом сети ТФОП процесс установления связи происходит по следующему алгоритму. При приеме кодограммы вызова вызываемая MS одновременно измеряет уровень нуль-сигнала, принимаемого от BS. В ответной кодограмме MS передает свои данные, информацию о необходимости увеличения или уменьшения уровня сигнала и подтверждает предлагаемый канал трафика. Оценка качества канала трафика между вызываемой MS и BS осуществляется по установленному алгоритму. После завершения процедуры вызова на канале вызова MS переходит на предложенный канал трафика, на котором процедуры обмена кодограмм и оценки качества канала по уровню нуль-сигнала повторяются.

Читайте также:  Бедная или богатая смесь регулировка

Режим трафика

Переход MS в режим трафика осуществляется по командам, поступающим из блока МР. В трактах RX AUDIO NA5 и ТХ AUDIO NA5 включаются коммутаторы КТ1 и КТ2. Тракты обработки пилот-сигнала остаются включенными. Передача и прием речевой информации осуществляется с помощью микрофона (ВМ) и телефона (BF) интерфейса пользователя. Параллельно осуществляется непрерывный контроль качества канала трафика с помощью нуль-сигнала.

При передаче (приеме) кодограмм «вызова» одновременно с процессом установления связи на рабочих частотах трафика каждый раз осуществляется и процедура роуминга.

В режиме трафика в MS блок МР подает команды на коммутаторы КТ1, КТ 2, которые подключают интерфейс пользователя к трактам RX AUDIO NA5 и ТХ AUDIO NA5. Тракты приема и передачи нуль-сигнала с помощью коммутатора КТ4 остаются включенными для постоянного анализа качества канала в процессе ведения разговора.

При ухудшения качества- канала во время разговора ниже порогового уровня MS переходит на качественный канал трафика по команде блока МР синхронно с BS (скип-коммутация). При этом все коммутации в трактах сохраняются за исключением перестройки синтезатора сетки частот NS2 и разговор абонентов не прерывается. Процесс скип-коммутации для абонента, ведущего разговор, оказывается практически незамеченным. Не состоявшаяся скип-коммутация (при отсутствии свободного качественного канала трафика на BS) индицируется красным цветом на интерфейсе пользователя (авария).

Мобильная станция для окончания сеанса связи абонентов при необходимости ставится в скиповую очередь. При появлении свободного канала на BS в сторону MS передается кодограмма вызова и предлагается канал трафика.

В процессе ведения разговора MS, перемещаясь, может выйти из зоны электромагнитного покрытия одной BS в зону другой BS. Процесс трафика при этом не прекращается и MS обслуживается первой BS, если параметр связности g будет выше порогового значения.

Соседние BS при этом своими приемниками-анализаторами непрерывно оценивают параметр g на частоте передачи MS. В случае ухудшения параметра g ЦКПС подает команду на ту BS, у которой параметр связности g наилучший и новая BS автоматически предоставляет MS канал трафика без изменения номинала частоты, а старая BS снимается с обслуживания разговора (скип-коммутация между сотами). Таким образом, с помощью скип-коммутации в пределах зоны обслуживания осуществляется эстафетная передача MS от одной соты в другую.

При работе MS в условиях пересеченной местности (высотная и плотная застройка) возможны кратковременные глубокие замирания радиосигнала в месте приема. Это проявляется в виде сильных шумов в телефоне. Устранение этого эффекта достигается работой системы шумоподавления MS. Контроль наличия сигнала на входе приемника осуществляется МП по сигналу «биений» на выходе схемы сравнения (СС) тракта fпч2 радиоприемника. При снижении уровня сигнала ниже порогового значения и появлении шумов напряжение «биений» пропадает. Блок МР подает команду на выключение коммутатора КТ1 в тракте RX AUDIO NA5. Выход тракта при этом отключается от интерфейса пользователя на период замирания сигнала.

Источник