Кўп томонлама уланиш технологиялари 5-маъруза

Кўп томонлама уланиш технологиялари
5-маъруза
Каналлар частота, вақт ва код бўйича ажратиладиган кўп
томонлама уланиш.
Мобил радиоалоқа сотали тизимларининг реал абонентлар
сиғими.
Мобил тизимларда дуплекс режимни ташкил этиш.

Каналлар частота, вақт ва код бўйича ажратиладиган кўп томонлама уланиш

Кўп томонлама уланиш тушунчаси бу тизимга ажратилган частота-вақт ресурслари доирасида кўплаб фойдаланувчиларни параллел ишлашини таъминлаш бўйича чоралар мажмуини кўзда тутади. Ҳар бир абонентни қандайдир физик каналга тенглаштириш билан айтиш мумкинки, аниқ бир кўп томонлма уланиш технологияси бу каналлар орасида чекланган частота-вақт ресурсини тақсимлаш усули ҳисобланади.

s(t) унинг ёрдамида i-нчи алоқа канали ишлатиладиган сигнал бўлсин (i = 1,2,…,к, бу ерда к-тизимнинг тўлиқ каналлари сони). Бу нимматнда сезиларсиз кўп нурлилик самарасини инкор қилиш ва бирга бўладиган n(t) шовқинни адитив ҳисоблаш, физик тарқалиш муҳитининг чизиқли моделини сақлаш билан қабуллаш томонида кузатиладиган тебранишни мос равишда t-нчи сигнални тарқалиш трассасида сўниш ва кечикиш шаклида тасаввур қилиш мумкин. Қабуллаш томонининг вазифаси аниқ бир абонентнинг хабарини ажратишдан иборат, бинобарин, ташқи сигналлар бунда ҳалақитлар ролида қатнашади.
Маълумки, сигналлар суперпозициясининг исталган компонентини қолган компонентларнинг таъсирини йўқотиш билан чизиқли селекциялаш учун барча сигналларнинг чизиқли боғлиқ эмаслиги зарур ва етарли. Чизиқли боғлиқ эмас ортогонал сигналлар ўзаро ҳалақитларсиз оддий корреляцион қабуллагич орқали бўлинади.
Каналлар сигналларининг ортогоналлиги частота ёки вақт бўйича ажратиш ёки тўғри келадиган кодлаш ҳисобига таъминланиши мумкин. Шунга мувофиқ, кўп томонлама уланиш усулларини таснифлаш ҳам ўрнатилган.
Барча мобил радиоалоқа тизимлари иккита умумий катта аналог ва рақамли тоифаларга бўлинади. Бунда уларда учта асосий кўп томонлама уланиш усуллари КЧАКТУ (FDMA), КВАКТУ (TDMA) ва ККАКТУ (CDMA) ишлатиладаи.
Каналлар частота бўйича ажратиладиган кўп томонлама уланиш (КЧАКТУ). Бу кўп томонлама уланиш технологияси дастлаб мумкинлиги ва ишлатишдаги оддийлиги туфайли аналог сотали алоқа тизимларида ишлатилган. КЧАКТУ (FDMA) тизимлари шундай тарзда қуриладики, ҳар бир абонентга алоқа сеанси вақтида олдин актив абонентларга тақдим этилган каналлардан ҳеч бири билан мос тушмайдиган, тизимнинг умумий Δf_р частоталар диапазони чегараларида Δf_п полосали частота канали ажратилади. Бунда каналлар сигналлари спектрлари қопланиб қолинмайди (5.1а-расм) ва бу билан ортогоналлик шарти бажарилади.

5.1-расм. Каналлар сигналлари спектрлари (а) ва абонентлар орасида частота-вақт ресурсларини тақсимланиши (б)

5.1-расмдаги Δf_р ва Т_р томонларли тўғри тўртбурчак тизимнинг умумий частота-вақт ресурсини характерлайди. Кўриниб турибдики, КЧАКТУда бу умумий ресурс ҳар бири бутун мумукин бўлган вақт ресурсини ва фақат частота ресурсининг к-нчи қисмини эгаллайдиган к горизонтал йўлакчаларга “қирқилади”. Шундай қилиб, частота бўйича ажратилган тизимдаги абонентлар каналлари эфирдаги радиостанцияларга ўшаш бўлади.

КЧАКТУ усули барча аналог СМАТ тизимлари, яъни биринчи авлод тизимларида ишлатилади, бинобарин, улар учун абонентлар каналларининг полосаси кенглиги Δf_п =10…30 кГцни ташкил этади. Масалан, AMPS стандартида тизимга ажратиладиган частоталар ресурси иккита BTSдан MSга (тўғри канал) маълумотларни узатиш учун 869…894 МГц диапазон ва тескари йўналишда (тескари канал) маълумотларни узатиш учун 824…849 МГц диапазони ҳисобланади. Шундай қилиб, частота бўйича дуплекс ажратиш 45 МГцни ташкил этади. Ҳар бир частоталар каналига Δf_п, =30 кГц полоса ажратилади, шундай экан ҳимоя интервалларини ҳисобга олганда ажратилган дипазон чегараларида 832 та канал жойлашади ва 1 дан 799 гача ва 991 дан 1023 гача номерлар берилади.
Тўғри (downlink) ва тескари (uplink) каналлар спектрал ажратишга эга бўлиш билан каналларни бир-бирларига таъсир этишини фақат назарий тўлиқ йўқотади. Амалда эса каналлараро (ички тизимли) ҳалақитларнинг вужудга келишини қабуллагичдаги ажратиш фильтрларини ноидеаллиги туфайли олдини олиш мумкин эмас, бунинг натижасида битта каналдан энергиянинг қисми қўшни каналга ўтиб кетади. Каналлараро ҳалақитлар таъсирини кучсизлантириш мос сигналларни манипуляциялаш (“полосадан ташқи” нурланишларни камайтириш) ва фильтрларни (қўшни каналда сўндиришни яхшилаш) танлаш орқали бўлиши мумкин. Ўзаро ҳалақитлар сатҳини камайтиришнинг яна бир усули частоталар каналлари орасига ҳимоя интервалларини киритиш ҳисобланади, бу лекин алоқа учун ишлатиладиган частоталар полосасини камайишига, яъни спектрдан фойдаланиш самарадорлигини камайишига олиб келади.
Таъкидлаш керакки, дуплекс алоқада, қатъий айтганда иккита Δf_п полосалар – биттаси тўғри каналлар учун, бошқаси тескари каналлар учун ишлатилади.
КЧАКТУ (FDMA) тизимининг асосий авзаллиги абонент орқали ажратилган ўтказиш полосасини тўлиқ ишлатилиши ҳисобланади. Камчилиги эса, равшанки, битта абоенга ҳисоблаганда частота ва энергетик ресурслардан фойдаланишнинг паст самарадорлиги ҳисобланади. Бундан ташқари, таъкидлаш керакки, аналог стандартларга ҳалақитлардан паст ҳимояланганлик, атроф ландшафти, биноларнинг таъсири остида ёки абонентларнинг ҳаракатланиши туфайли сигналларнинг сўниши билан курашиш самарали усулларининг йўқлиги, шунингдек эфирда абонентлар каналлари яшириш эшитилишидан паст ҳимояланганлик (кўпинча улар тўлиқ бўлмайди) хос бўлади. Бу ердан нисбатан юқори зарур 15 дБгача (против 9 в GSM и даже 3 ~ 5 в CDMA) сигнал/шовқин нисбати келиб чиқади, бу қабуллагичнинг катта қувватини ишлатилишини ва тизимнинг исталган радиотелефон каналини ясалган УҚТ-ЧМ қабуллагичда қабуллаш имкониятини шартлайди. Аналог тармоқлардаги қўшимча хизматлар тўплами ҳам рақамли тизимлардагига қараганда жуда юқори. FDMA тизимини ишлатадиган кўплаб аналог стандартлардан бири NMT ва AMPS ҳисобланади.
5.2-расмда 4 та абонентлар орасида ажратилган частоталар дипазонини тақсимланишига мисол келтирилган. Абонентлардан ҳар бирига 30 кГцдан кенгликдаги полоса тақдим этилган.

5.2-расм. Ажратилган частоталар дипазонини тақсимланиши