Глава 15. Типы сетей беспроводного абонентского доступа

- Получение заключения ГСПИ РТВ по электромагнитной совместимости (ЭМС) развертываемой сети доступа с существующими системами связи гражданского назначения.

- Получение разрешения Госсвязьнадзора на использование радиочастот (это разрешение является основанием для приобретения и получения разрешения на ввоз импортного оборудования, проектирование, строительство объектов связи и эксплуатацию).

- Получение в Управлении Госсвязьнадзора (УГСН) разрешения на ввоз оборудования.

- Покупка оборудования.

- Создание рабочего проекта (при необходимости).

- Проведение государственной экспертизы проектной документации (при необходимости).

- Регистрация начала строительства объекта связи Управлением Госсвязьнадзора, на территории которого планируется строительство (в соответствии с приказом № 31 от 25.02.97 г. не требуются регистрация начала строительства и разрешение органов Госсвязьнадзора России для стационарных систем радиотелефонной связи типа point-to-multipoint ).

- Подготовка первого включения передающих устройств оборудования АРД и проведение натурных испытаний по оценке обеспечения ЭМС этого оборудования и радиоэлектронных средств, находящихся в эксплуатации.

- Экспертиза УГСН законченного строительством объекта связи (приемка комиссией объекта связи в эксплуатацию, регистрация технических средств связи, входящих в состав объекта связи).

- Получение разрешения на эксплуатацию объекта связи.

Список литературы

Контрольные вопросы

8. Структурная схема базовой станции и назначение ее элементов

:Гк=и ~ оиентского радиодоступа

Список литературы

1. Агафонов Л.К., Кураев Ю.А. Беспроводная технология на местных телефонных сетях. Экономические аспекты внедрения Электросвязь. - 1997, - № 7. - С. 28-30.

2. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. - М.; ЭКО-Трендз, 1998.-368 с,

3, Ратынский М.В. Основы сотовой связи, - М.: Радио и связь, 1998, - 248 с,

4, Даниэль Розен, Архитектуры и технологии беспроводного абонентского доступа Сети и системы связи, - 1996. - № 6, - С, 84-88,

Лопатин СИ. и др. Бесшнуровые телефонные системы и их использование на сетях электросвязи Электросвязь, - 1996, - № 12, - С, 17-19,

Ньюман Д. Беспроводные сетевые технологии Сети и системы связи, - 1997, -№ 2, - С, 52-54.

Шельгов В.И. Системы WLL на российском рынке Сети и системы связи. - 1998. -№ 12. - С. 72-75.

Сети фиксированной связи стандарта GSM; возможная альтернатива стационарным сетям Электросвязь. - 1997. - № 12. - С. 38-39.

9. Фиксированная сотовая связь на основе стандарта AMPS/DAMPS Электросвязь. -1997.-№ 7.-С. 38.

10. Широкополосная система беспроводного доступа WLL стандарта CDMA Электросвязь. - 1997. - № 12. - С. 37.

11. Горштейн Л.В. Особенности применения в России стандарта DECT Мобильные системы. - 1998.- № 3. - С. 5-11.

12. Румянцев М.В., Егоров М.В. Цифровые бесшнуровые телефоны стандарта СТ-2 Мобильные системы. - 1997. - № 3. - С, 18-21.

13. Макаров Н.В. Мир PHS Вестник связи, - 1998, - Г4а 10. - С. 33-35.

14. Гольдштейн Б.С. Телекоммуникационные протоколы беспроводного абонентского доступа Вестник связи. - 1998. - № 10. - С. 28-31.

15. Кисе Сурани. Hicom cordless эффективная беспроводная учрежденческая связь Электросвязь. - 1998 . - № 3. - С. 40-41.

Назовите условия, при которых абонентский радиодоступ оказывается экономически выгоднее проводного доступа.

Структурная схема и функции основных элементов системы беспроводного абонентского доступа.

Перечислите функции, которые выполняет контроллер базовых станций при беспроводном абонентском доступе.

Перечислите функции, которые выполняет базовая станция при беспроводном абонентском доступе.

Перечислите функции, которые выполняет абонентский терминал при беспроводном абонентском доступе.

Назначение блоков передатчика абонентского терминала при беспроводном абонентском доступе.

Назначение блоков приемника абонентского терминала при беспроводном абонентском доступе.

7-2260

Глава 16. Обработка сигналов в оборудовании беспроводного доступа

16.1. Кодер речи

Цифровая обработка сигналов - важный элемент в аппаратурной реализации принципов сотовой связи. Именно цифровая обработка обеспечила возможность перехода от первого поколения сотовой связи ко второму с соответствующим совершенствованием методов множественного доступа, повышением емкости системы, улучшением качества связи. Только в цифровой форме оказывается возможным применение экономичного (с устранением избыточности) кодирования речи, эффективного канального кодирования с высокой степенью защиты от ошибок, совершенных методов борьбы с многолучевым распространением [1, 2].

При рассмотрении цифровой обработки сигналов будем опираться на блок-схему рис. 15.5, отражающую все основные этапы обработки и их последовательность. В соответствии с этой схемой мы рассмотрим:

- аналого-цифровое преобразование сигналов;

- кодирование речи.

Каждому из этапов обработки в передающем тракте соответствует этап обработки в приемном тракте, так что в идеализированной ситуации - при отсутствии шумов, помех и искажений при обработке и распространении сигналов - форма сигнала в соответствующих точках передающего и приемного трактов, например на выходе кодера речи и на входе декодера речи, на выходе АЦП и на входе ЦАП, тождественна. Реально этой тождественности не получается, но обработка сигналов должна быть построена таким образом, чтобы искажения не превышали допустимых пределов.

Аналого-цифровое преобразование является первым этапом цифровой обработки сигналов в передающем тракте (см. рис. 15.5). Работа АЦП складывается из двух этапов, которые в реальном устройстве часто не могут быть четко отделены один от другого: дискретизации входного непрерывного сигнала во времени обычно с постоянным шагом, т.е. через равные интервалы времени, и квантования величины сигнала по уровню для этих дискретных моментов времени. В результате на выходе АЦП появляются двоичные числа, т.е. наборы единиц и нулей, соответствующие уровням сигнала в моменты дискретизации.

В соответствии с теоремой Котельникова, частота дискретизации должна быть по крайней мере вдвое выше наибольшей частоты в спектре обрабатываемого сигнала. Поскольку, как указывалось в предыдущем разделе, при передаче сигналов речи по телефонным каналам связи ограничиваются полосой частот от 300 до 3400 Гц, общепринятой является частота дискретизации Яд = 8 кГц.

В результате на выходе АЦП получается поток 8-битовых чисел, следующих с частотой 8 кГц, т е. поток информации на выходе АЦП составляет 64 кбит/с. Практические схемы АЦП чаще всего строятся на основе сравнения выборок мгновенных значений аналогового сигнала с набором эталонов, каждый из которых содержит определенное число уровней квантования.

В схемах ЦАП, как правило, используется формирование аналоговых величин (токов), пропорциональных весовым коэффициентам разрядов входного двоичного кода, с последующим суммированием в разрядах кода, содержащих единицы.

Кодирование речи. Кодер речи является первым элементом собственно цифрового участка передающего тракга, следующим после АЦП (см. рис. 15.5). Основная задача кодера (англ. термин encoder) - предельно возможное сжатие сигнала речи, представленного в цифровой форме, т.е. предельно возможное устранение избыточности речевого сигнала, но при сохранении приемлемого качества передачи речи. Компромисс между степенью сжатия и сохранением качества отыскивается экспериментально, а проблема получения вьюокой степени сжатия без чрезмерного снижения качества составляет основную трудность при разработке кодера. В приемном тракге перед ЦАП размещен декодер речи, задача декодера (англ. термин decoder) - восстановление обычного цифрового сигнала речи, с присущей ему естественной избыточностью, по принятому кодированному сигналу. Сочетание кодера и декодера называют кодеком (англ. термин codec).

Прежде чем перейти к рассмотрению кодеров речи, используемых в сетях радиодоступа, приведем некоторые общие сведения об основных методах кодирования.

Исторически сложилось два направления кодирования речи: кодирование формы сигнала (waveform coding) и кодирование источника сигнала (source coding). Первый метод основан на использовании статистических харакгеристик сигнала и пракгически не зависит от механизма формирования сигнала. Кодеры этого типа с самого нач,а-ла обеспечивали вьюокое качество передачи речи (хорошую разборчивость и натуральность речи), но отличались меньшей по сравнению со вторым методом экономичностью. В методе кодирования формы сигнала используются три основных способа кодирования: импульсно-кодовая модуляция HKIVI (Pulse Code Modulation - PCM), диффе-

ренциальная ИКМ - ДИКМ (Differential PCM - DPCM) и дельта-модуляция ДМ (Delta Modulation - DM). ИКМ соответствует цифровой сигнал непосредственно с выхода АЦП, в нем сохраняется вся избыточность аналогового речевого сигнапа. При ДИКМ эта избыточность нескопько уменьшается за счет того, что квантованию с поспедуюидим-кодированием и передачей по линии связи подвергается разность между исходным речевым сигналом и его предсказанным значением, а при приеме разностный сигнал скпадывается с предсказанным значением, полученным по тому же алгоритму предсказания. Шкала квантования может быть равномерной, неравномерной или адаптивно изменяемой, предсказание сигнала может не зависеть от формы последнего или же зависеть от формы сигнала, т.е. быть адаптивным. Если при кодировании сигнала используются элементы адаптации, то соответствуюидую разновидность ДИКМ называют адаптивной ДИКМ -АДИКМ (Adaptive DPCM - ADPCM). ДМ - это ДИКМ с однобитовым квантованием, она также может быть адаптивной (АДМ). АДИКМ находит применение, например, в беспроводном телефоне (СТ) с коэффициентом сжатия сигнала около 2.

Второй метод - кодирование источника сигнала, или кодирование параметров сигнала - первоначально основывался на данных о механизмах речеобразования, т.е. использовал своего рода модель голосового тракта и приводил к системам типа анализ - синтез, попу-чившим название вокодерных систем, или вокодеров (vocoder - со-краидение от voice coder, т.е. кодер голоса или кодер речи). Уже ранние вокодеры позвопяли получить весьма низкую скорость передачи информации, но при характерном синтетическом качестве речи на выходе. Поэтому вокодернью методы долгое время оставались в основном областью приложения усилий исследователей и энтузиастов, не находя широкого практического применения. Ситуация суицествен-но изменилась с выходом на сцену метода линейного предсказания, предложенного в 60-х годах и получившего мощное развитие в 80-х, в том числе в прямой связи с разработкой речевых кодеков для цифровых систем сотовой связи. Именно вокодерные методы на основе линейного предсказания и применяются в сотовой связи, причем зависимость этих методов от данных о механизмах речеобразования отступает на второй или даже третий план, а оценка передаваемых по линии связи параметров производится на основе статистических характеристик сигнала по жестко определенному алгоритму, как и при кодировании формы сигнала. Поэтому фактически граница между двумя классическими методами кодирования - кодирования формы сигнала и кодирования источника сигнала - до некоторой степени стирается.

16.2. Метод кодирования речевых сигналов

Общее описание алгоритма кодирования речевого сигнала.

Для кодирования (информационного уплотнения) речевых сигналов в сетях радиодоступа используется кодер с линейным предсказанием и многоимпульсным возбуждением от кода - CELP (Code Excited Linear Prediction). Данный метод кодирования основан на линейной авторегрессионой модели процесса формирования и восприятия речи и входит в группу так называемых методов анализа через синтез, реализующих современные и эффективные алгоритмы информационного уплотнения речевых сигналов. Алгоритмы данного класса занимают промежуточное попожение между кодерами формы сигнала, в которых сохраняется форма колебания речевого сигнала в процессе его дискретизации и квантования, и параметрическими вокодерами, основанными на процедурах оценки и кодирования небольшого числа параметров речи, объединяя преимущества каждого из них.

Линейная авторегрессионая модель процесса формирования речевых сигналов с локально постоянными на интервалах 10...30 мс параметрами получила в настоящее время наибольшее распространение. Для этой модели поспедовательность отсчетов речевого сигнала s(n) опредепяется выражением

s(n}=a{m)sin-m) + x{n),

(i6.i;

где М- порядок модели, а(т) - коэффициенты линейного предсказания, характеризующие свойства голосового тракта, а х(п) - порождающая поспедоватепьность, или сигнал возбуждения голосового тракта. Авторегрессионая модель речевого сигнала описывает его с достаточно вьюокой степенью точности и позволяет применять развитый математический аппарат линейного предсказания. При этом обеспечивается более высокое качество декодированной речи, устойчивость к входному акустическому шуму и ошибкам в канале связи, чем в системах с иными принципами кодирования.

В рамках данной модели наиболее перспективными методами кодирования считаются методы анализа через синтез с использованием многоимпульсного возбуждения от кода. Новизна многоимпупьсного возбуждения заключается в том, что в сигнале остатка линейного предсказания выбираются такие его значения, которые наиболее важны для повышения качества синтезированной речи. При этом ис-попьзуемая в процедуре анализа через синтез схема кодирования, помимо учета ошибок квантования, включает критерии субъективной Оценки качества речевого сигнала, что обеспечивает естественное звучание синтезированной речи.