Радиоалоқа қурилмалари ва тизимлари кафедраси

. GSM стандартида TDMA кадрлар тузилиши ва сигналлар шаклланиши

GSM стандартида вақт бўйича тақсимланган руҳсат (TDMA) қабул қилинган. Вақт кадрларининг умумий тузилиши 4-расмда кўрсатилган.

TDMA да кетма-кетликнинг давр узунлиги гиперкадр дейилади ва у Т_г = 3 соат 28 мин. 53 с 760 мс (12533,76 с) га тенг.
Гиперкадр давомийлиги Т_с = 12533,76/2048 = 6,12 с 2048 та суперкадрга бўлинади.
Суперкадр мультикадрларга бўлинади, яъни GSM стандартида икки хил турдаги мультикадрлар қўлланилади:
1) мультикадрни 26-позицияли TDMA кадр;
2) мультикадрни 51-позицияли TDMA кадр.
Мультикадрлар давомийлиги қуйидагиларга тенг:
1) Т_м = 6120/26 = 235,385 мс;
2) Т_м = 6120/51 = 120 мс.
Ҳар бир TDMA кадрнинг давомийлиги қуйидагига тенг:
Т_к = 120/26 = 235,385 /51 = 4,615 (60/13 мс).
ТDMA да ҳар бир кадр 0 дан Nf_max гача ўзининг тартиб рақамига эга, бунда Nf_max = (26512048) -1 = 2715647 кадр.

4.4-расм. Вақт кадрининг умумий тузилиши.

Гиперкадр давомийлигини катталиги (2715647 кадр) қўлланилаётган жараён, кадр рақами NF кириш параметри сифатида ишлатилаётган криптографик ҳимоя талаби билан тушунтирилади.

Ўз навбатида ҳар бир TDMA кадр 8 та вақт позицияларига бўлинади, уларнинг давомийлиги қуйидагига тенг:
То = 60/13 : 8 = 576,9 мкс (15/26 мс).
Ҳар бир вақт позицияси TN 0 дан 7 гача рақам билан белгиланади. Бу вақт позициялари давомида нутқ хабарига ёки маълумотга мос келадиган рақамли ахборот оқими билан ташувчининг модуляцияси амалга оширилади.
GSM стандартида рақамли оқими вақт позицияларида жойлаштириладиган пакетлар кетма-кетликларидан иборат. Пакетлар давомийлиги 0,546 мс га тенг. Бу тарқалиш каналида вақт дисперсияси борлигида хабарни қабул қилиш учун зарур.
Хабар радио канал бўйича 270,833 кбит/с тезлик билан узатилади, яъни TDMA кадрини вақт интервали ахборот битининг давомийлиги 576,9 /156,25 мкс = 3,69 мкс тенг бўлган 156,25 битдан иборат. Ҳар бир бит BN 0 дан 155 гача рақам билан белгиланади, давомийлиги 1/4 битга тенг бўлган охиргисига 156 рақами берилган.
Ҳар хил турдаги ахборотни алоқа канали бўйича узатиш ва бошқариш учун тўрт турдаги вақт интерваллари мавжуд:
1. NB (Normal Burst) - нормал вақт интервали;
2. FB (Frequency Correction Burst) - частотани созлаш вақт интервали;
3. SB (Synehronization Burst) - ўрнатиш интервали;
4. AB (Access Burst) – рухсат интервали.
Нормал вақт интервали NB алоқа каналлари бўйича ахборот узатиш ва бошқариш учун хизмат қилади. NB 114 бит шифрланган ахборот ва 30,46 мкс давомийликка эга бўлган 8,25 битли ҳимоя интервали (GP) дан иборат. 114 битли блок мазкур вақтда қабул қилгичнинг алоқа канали характеристикаларига мос келувчи эквалайзерни ўрнатиш учун қўлланиладиган 28 битли ўрганиш кетма-кетлиги билан бўлинган. Булар 57 битли иккита ахборот блокига бўлинади. Бундан ташқари NB узатилаётган гуруҳда нутқ ахбороти ёки сигнализация ахбороти мавжудлигини акс этувчи иккита назорат битларни ўз ичига олади. Агар назорат битлари узатилаётган гуруҳда сигнализация ахбороти узатилаётганлиги ҳақида хабар берса, унда ахборот канали сигнализацияни таъминлаш учун олинган бўлади.
Шифрланган битларнинг икки гуруҳи орасидаги қолган 26 та бит, қабул қилгич учун маълум бўлган ўрганувчи кетма-кетлик ҳисобланади. У қуйидагиларни таъминлайди:
- қабул қилинган ва эталон кетма-кетликларни солиштириш билан иккилик разрядларида хатолар пайдо бўлиш частотасини баҳолайди. Солиштириш жараёнида алоқа сифатини баҳолаш учун хизмат қиладиган параметр ҳисоблаб чиқилади. Бу параметр фақат канал сифатини баҳолайди, ҳамда «тезкор узатиш» жараёни бажарилганда ва радио алоқа билан қопланган ҳудудни баҳолашда алоқага кириш учун қўлланилади;
- қабул қилиш трактида мосланувчан (адаптив) эквалайзерни қўллаш ҳисобига сигнал қабул қилиш трактини кейинчалик коррекциялаш учун NB узатиш интервалида радио каналнинг импульс характеристикасини баҳолайди;
- ташкил қилинаётган алоқа узоқлигини баҳолаш учун БС ва АС орасидаги сигнал тарқалиш вақтини ҳисоблайди. Бу ўлчашлар натижаси БС маълумотлар қабул қилаётганда бир-бирига қўшилмаслиги учун ҳар хил АС дан маълумотлар пакетини мос равишда узатишни таъминлайди.
Частотани созлаш вақт интервали (FB) АС ни частота бўйича синронлаш учун қўлланилади. Бу вақт интервалида 142 бит бор ва уларнинг ҳаммаси нолдир, бу эса ташувчи частота номинал қийматидан катта бўлган 1625/24 кГц частота силжишли модуляцияланмаган ташувчига мос келади. Бундай кетма-кетлик каналлари катта бўлмаган частота силжишидаги (200 кГц) узатгич ва қабул қилгичларини ишлашини текшириш учун зарур, бу эса 900 МГц частота поласасини номинал қийматини таҳминан 0,022 % ташкил қилади. FB да 8,25 бит давомийликли ҳимоя интервали мавжуд. Такрорланувчи FB частота ўрнатиш каналини ҳосил қилади.
Вақт синхронлаш интервали (SB) БС ва АС ни вақт бўйича синхронлаштириш учун қўлланилади. SB 64 битдан иборат бўлган синхрон кетма-кетликдан иборат, ҳамда TDMA кадр рақами ҳақида ахборот ва БС ни идентификацион кодини ташийди. Такрорланувчи SB интерваллар синхронлаш каналини ҳосил қилади.
Ўрнатиш интервали DB алоқа каналини ўрнанатиш ва тестлашни (текширишни) таъминлайди. DB интервали тузилиши NB билан мос келувчи 26 битли ўрнатиш кетма-кетлигидан иборат. NB интервалида назорат битлари бўлмайди ва ҳеч қандай маълумот узатилмайди, фақат узатгич ишлаётгани ҳақида ахборот бериб турилади.
Руҳсат интервали (АВ) АС ни янги БС га уланишга руҳсат беришни таъминлайди. Руҳсат сўралганда синхронизация каналидан келувчи бу вақт интервали АС томонидан ажратиб олинади. Сигнал узатилиш вақти ўлчанмаганлиги сабабли, бошида 8 битдан иборат бўлган тугаллаш комбинацияси, кейин эса БС учун 41 битли синхронлаш кетма-кетлиги узатилади. Бундай узатилаётган кетма-кетликнинг тузилиши БС ни 36 шифрланган битларни тўғри қабул қилинишини таъминлайди. Бундан ташқари АВ интервал 68,25 бит давомийликка эга бўлган катта ҳимоя интервалига мавжуд, бу (сигнал узатилиш вақтидан қатъий назар) бошқа АС лар узатиш пакетларидан етарлича вақт силжишини таъминлайди.
Ҳимоя интервалини давомийлиги битта сотада сигнали унча катта бўлмаган ушланиб қолишни иккиланган қийматига мос келади ва сотани максимал руҳсат этилган ўлчамини аниқлайди. GSM стандартида сота радиуси таҳминан 35 км ни ташкил қилади, радио сигнални тўғри ва қайтиш йўналишидаги тарқалиш вақти 233,3 мкс ни ташкил қилади.
GSM стандартида сигнални шакллаш хусусиятларидан бири, алоқа сеанси давомида сигналларни частотасини аста сакрашлари (SFH - Slow Frequency Hopping) қўлланиши ҳисобланади. Бундай сакрашлар радио тўлқинларни кўп нурли тарқалиш шароитида радио каналларда частота фарқини таъминлаш учун зарур. Частота сакрашлари SFH ҳамма ҳаракатдаги тармоқларда кодлаш самаралигини ошириш қўлланилади. SFH қўлланилганда хабарни TDMA кадрда абонент учун ажратилган вақт интервалида (577 мкс) узатилганда, кейинги кадрлар белгиланган янги частотада узатилади (қабул қилинади). Частотани қайта созлаш учун 1 мс вақт ажратилади. Бу частота бўйича сакрашлар жараёнида қабул қилиш ва узатиш каналлари орасидаги фарқ 45 МГц сақланади.
GSM стандартида қабул қилинган TDMA кадр тузилиши ва сигналларни шакллаш принциплари каналдаги кодлаш усуллари билан биргаликда қабул қилиш учун зарур бўлган сигнал-шовқин нисбатини 9 дБ гача камайтиришга имкон берди, аналог сотали алоқа тизим стандартларида эса бу кўрсатгич 17-18 дБ ни ташкил қилади.