Материал: Системы подвижной радиосвязи. лабораторный практикум. Федоров С.М., Бойко О.В

из одной зоны в другую и содержит базу данных о перемещающихся абонентах, находящихся в данный момент

вэтой зоне, в том числе абонентах других систем GSM – так называемых роумерах. Данные об абоненте удаляются из VLR

втом случае, если абонент переместился в другую зону. Такая схема позволяет сократить количество запросов на HLR данного абонента и, следовательно, время обслуживания вызова.

Регистр идентификации оборудования (EIR – Equipment Identification Registry) содержит базу данных, необходимую для установления подлинности MS по IMEI (International Mobile Equipment Identity). Формирует три списка: белый

(MS, допущенные к использованию), серый (некоторые проблемы с идентификацией MS) и чёрный (MS, запрещённые к применению). У российских операторов (и большей части операторов стран СНГ) используются только белые списки, что не позволяет раз и навсегда решить проблему кражи мобильных телефонов.

Центр аутентификации (AUC – Authentification Center) –

здесь производится аутентификация абонента, а точнее – SIM (Subscriber Identity Module). Доступ к сети разрешается только после прохождения SIM процедуры проверки подлинности,

впроцессе которой с AUC на MS приходит случайное число RAND, после чего на AUC и MS параллельно происходит шифрование числа RAND ключом Ki для данной SIM при помощи специального алгоритма. Затем с MS и AUC на MSC возвращаются «подписанные отклики» – SRES (Signed Response), являющиеся результатом данного шифрования. На MSC отклики сравниваются, и в случае их совпадения аутентификация считается успешной.

Подсистема OMC (Operations and Maintenance Center)

соединена с остальными компонентами сети и обеспечивает контроль качества работы и управление всей сетью. Обрабатывает аварийные сигналы, при которых требуется

65

вмешательство персонала. Обеспечивает проверку состояния сети, возможность прохождения вызова. Производит обновление программного обеспечения на всех элементах сети и ряд других функций.

7. Приведем основные характеристики радиосигнала стандарта GSM:

–частоты передачи подвижной станции приема базовой станции: 890–915 МГц;

–частоты приема подвижной станции и передачи базовой станции: 935–960 МГц;

– дуплексный разнос частот приема и передачи –

45МГц;

–скорость передачи сообщений в радиоканале – 270,

833кбит/с;

–скорость преобразования речевого кодека – 13 кбит/с;

–ширина полосы канала связи – 200 кГц;

–максимальное количество каналов связи – 124;

– максимальное количество каналов, организуемых

вбазовой станции – 16-20;

–вид модуляции – GMSK;

–индекс модуляции ВТ – 0,3;

–ширина полосы предмодуляционного гауссовского фильтра – 81,2 кГц;

–количество скачков по частоте в секунду – 217;

–временное разнесение в интервалах ТDМА кадра (передача/прием) для подвижной станции – 2;

–вид речевого кодека RPE/LTP;

–максимальный радиус соты – до 35 км;

–схема организации каналов комбинированная

TDMA/FDMA.

GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) – это

гауссовская двухпозиционная частотная манипуляция с минимальным сдвигом, обладающая двумя особенностями, одна из которых – «минимальный сдвиг», другая –

66

гауссовская фильтрация. Обе особенности направлены на сужение полосы частот, занимаемой GMSK-сигналом. Использование GMSK в системе сотовой радиосвязи GSM регламентируется стандартом ETSI (Европейский институт стандартов связи).

Следует отметить ряд важных ее преимуществ:

– низкий уровень помех по соседним частотным каналам; приемлемая для практики помехоустойчивость: вероятность ошибки на бит Рс а 10_3 при отношении

инекогерентной демодуляции;

–высокий коэффициент полезного действия усилителя мощности передатчика (благодаря использованию нелинейного усилителя НЛУ).

Сужения полосы занимаемых частот удалось достигнуть за счет предварительной фильтрации модулирующего сигнала фильтром низкой частоты с гауссовской импульсной характеристикой. Ширина спектра сигнала GMSK определяется произведением длительности передаваемого символа на полосу пропускания гауссовского фильтра BT. Именно полосой пропускания B и отличаются различные виды GMSK друг от друга.

Форма этого сигнала определяется напряжением на выходе гауссовского фильтра, а значение девиации –

индексом модуляции m. Для GMSK индекс модуляции m = 0,5. Соответственно, для выбранной в качестве примера скорости передачи 19,2 кБод девиация частоты будет равна ±4,8 кГц. Частота передачи нуля в этом сигнале будет отличаться от частоты передачи единицы на 9,6 кГц – в два раза меньше скорости передачи символов.

67

Чем меньше полоса пропускания гауссовского фильтра, тем уже полоса радиосигнала, но при этом возрастают межсимвольные искажения в GMSK радиосигнале.

Рис. 40. Девиация частоты сигнала GMSK c BT = 0,3

На рис. 40 отчетливо видно, что девиации 4,8 кГц сигнал GMSK достигает только при передаче не менее трех одинаковых символов. При передаче последовательности нулей и единиц девиация сигнала не успевает достигнуть номинального значения. На приведенном графике видно, что девиация в этом случае получается чуть больше 2 кГц. При передаче двух нулей или двух единиц девиация только немного не достигает значения 4,8 кГц.

Межсимвольные искажения обычно устраняются эквалайзером или сверточным декодером на приемном конце радиотракта. Преимуществом использования GMSK модуляции является постоянный уровень радиосигнала, что позволяет использовать в радиопередатчике нелинейный усилитель мощности.

Спектр сигнала GMSK приведен на рис. 41. Для сравнения на этом же рисунке приведены спектры сигналов частотной модуляции с минимальным разносом частот MSK и четырехпозиционной фазовой модуляции. Спектр четырехпозиционной фазовой модуляции показан для случая, когда исходный модулирующий сигнал не подвергался предварительной обработке фильтром Найквиста.

68

Рис. 41. График спектра модуляции GMSK в сравнении со спектром частотной модуляции с минимальным

сдвигом частот MSK

К сожалению, в точках взятия отсчетов сигнал GMSK зависит от предыдущих значений передаваемого сигнала. Это вызвано действием гауссовского фильтра, формирующего спектр сигнала GMSK. В результате помехоустойчивость

При исследовании и анализе GMSK сигнала в системе сотовой связи GSM на практике он выглядит в виде осциллограммы мощности (рис. 42).

Рис. 42. График осциллограммы сигнала GMSK в GSM

69