Úvod

Rádiové rozhraní systému GSM

Systém GSM má vyhrazena dvě rádiová pásma o šířce 2x25 MHz. Pro vzestupnou trasu (vysílají mobilní stanice) je to 890-915 MHz a pro trasu sestupnou (vysílaji základnové stanice) je to 935-960 MHz. Systém poskytuje plně duplexní provoz ve formě frekvenčního duplexu FDD s duplexním odstupem 45 MHz. Nosné vlny mají vzájemný odstup 200 kHz, takže v pásmu 25 MHz je jich celkem 125. Kanál č. 0 je oddělovací a nepoužívá se pro přenos hovorů, využitelných je tedy 124 duplexních kanálů. Každá dvojice uplink/downlink  je potom označena absolutním číslem rádiového frekvenčního kanálu ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number). U systému GSM nabývá ARFCN hodnot 1-124. Kapacita frekvenčního pásma v oblasti 900 MHz se ukázala nedostačující a proto bylo rozhodnuto o použití dalších kmitočtových pásem. Vznikl tak systém nazývaný GSM 1800 (DCS 1800), který je založen na standardech GSM a je koncipován pro nasazení v buňkách malých rozměrů. Liší se především v použitém kmitočtovém pásmu (1710-1785/1805-1880), které poskytuje kapacitu 375 rádiových kanálů (ARCFN 512-885). Šířka přiděleného pásma je tedy 75 MHz a duplexní odstup 95 MHz. V USA je systému PCS 1900 (DCS 1900, GSM 1900) přiděleno pásmo 1850-1910/1930-1990, což znamená že šířka pásma je 60 MHz a odstup 80 MHz. Použít lze 300 rádiových (ARFCN 512 -810) a 2400 uživatelských kanálů. Dále vznikla novější varianta GSM, označená E-GSM (Extended-GSM), kde je rozšířeno frekvenční pásmo standardní P-GSM (Primary-GSM) na 880-915/925-960 MHz (ARFCN jako u P-GSM a navíc 975-1023) a zmínit je třeba i variantu GSM-R (Railway GSM), kterou odsouhlasili provozovatelé železnic jako jednotný komunikační systém pro použití v železniční dopravě. Pro tuto službu ETSI vymezila pásmo 876-880/921-925 MHz (odpovídá ARCFN 955-974).

Na každém rádiovém kanálu je metodou TDMA vytvořeno 8 časových slotů, přičemž každý interval představuje 1 uživatelský kanál. Celkem je tedy u standardního systému GSM 900 k dispozici 8 x 124 = 992 duplexních kanálů (3000 u varianty GSM 1800). To ovšem platí při zdrojovém kódování "plnou rychlostí", tzv. full rate. Zavedením dokonalejšího a účinnějšího zdrojového kódování half rate je potom možno docílit přenosu 16 hovorových kanálů na jedné nosné vlně. Uvedený způsob přenosu s kombinovaným frekvenčním a časovým multiplexem se pak označuje zkratkou FDMA/TDMA.

Každý digitalizovaný hovorový kanál má po zakódování v kodéru zdroje přenosovou rychlost 13 kbit/s. Ta se dále po přidání ochranných bitů, prováděném při kanálovém kódování, zvýší na 22,8 kbit/s. Sdružením takových osmi kanálů a přidáním dalších pomocných a signalizačních bitů dojdeme k celkové přenosové rychlosti signálu připadajícího na jednu frekvenci o hodnotě 270,883 kbit/s. Odpovídající perioda jednoho bitu je potom 3,692 µs a efektivní přenosová rychlost na jeden kanál  33,854 kbit/s. Jako optimální modulační metoda byla vybrána pro systém GSM gaussovská modulace MSK, tj. GMSK s normovanou šířkou pásma předmodulační gaussovské dolní propusti B x T = 0,3.

Odolnost proti selektivnímu úniku je zajištěna tzv. ekvalizací. Při ekvalizaci je do přenosového řetězce na straně přijímače zařazen filtr, který kompenzuje vlastnosti přenosového kanálu na přijímací straně. Proto je v každém slotu vysílána tréninková posloupnost (známá posloupnost bitů) a v přijímači se deformovaný signál porovná se správným signálem a podle výsledku se nastaví parametry ekvalizačního filtru. Ekvalizace je málo účinná v prostředích, kde vznikají dlouhé výpadky signálu a proto základnová stanice v každém časovém slotu mění kmitočet komunikace (mobilní stanice se jí přizpůsobují). Použitá ekvalizace spolu se strukturou rámců umožňuje používat mobilní stanice až do rychlosti 250 km/h, což je i maximální rychlost pro úspěšný handover. Mobilní stanice neustále sleduje kvalitu rádiových kanálů nejen z hlediska intenzity signálu ale také z hlediska bitové chybovosti BER. Měří se až 6 sousedních základnových stanic a na základě těchto údajů BSC nebo MSC rozhoduje o handoveru.

Začátek stránky


Obecné principy

Bezšnůrové telefonní přístroje

Buňkové mobilní sítě
  Obecný popis
Analogové sítě
Digitální systémy
Systém GSM
- Historie
- Základní struktura
- Rádiové rozhraní
- Zpracování signálu
- Bezpečnost
- Vrstvový model
- Přenos dat

UMTS

Bezdrátové technologie

Paging

Satelit

Mapa

 

Tomáš Richtr
tomas@quick.cz


ČVUT v Praze
K332