مقاله کامل مروري بر سيستم هاي نسل اول – پایان نامه مخابرات

فصل 2
مروري بر سيستم هاي نسل اول و نگاهي به سيستم AMPS
2-1- مقدمه
همانطور كه در فصل اول اشاره شد، سيستم هاي اوليه تلفن همراه، از تكنولوژي آنالوگ استفاده مي‏نمودند. انواع مختلفي از اين سيستمهاي آنالوگ با نامهاي Japanese NEC Autotelefonnetz C, AMPS ,ATF2 , NMT , Aurora , TACS , وجود داشت. بعنوان مثال در امريكا و هونگ كونگ، AMPS رواج يافت و در اسكانديناوي و فرانسه NMT استفاده مي‏شد و در كانادا Aurora به كارگرفته شد. اما مهمترين ورايج ترين شكل سيستمهاي آنالوگ، سيستم AMPS مي‏باشد.
سيستم AMPS يكي از سيستمهاي آنالوگ مهم مي‏باشد كه در زمان گذشته بسيار استفاده مي‏شد. با توجه به ظهور سيستمهاي ديجيتال، اين سيستم در آينده چندان مورد استفاده نخواهد بود. اما هم
اكنون ردپاي بزرگي در امريكا برجاي گذاشته است و در نواحي روستايي آن، تنها سيستم سرويس دهي موبايل مي‏باشد. بعلاوه هم اكنون نيز عده‏اي از محققين بر روي ساختاري از AMPS كه عملكرد خوب و سودآورداشته باشد، در حال تحقيق هستند. همچنين سيستم AMPS قابل تركيب باسيستم هاي ديجيتالي نظير NA – TDMA ،
GSM1900 و CDMA مي‏باشد. در اين فصل به بررسي مختصري ازسيستم AMPS بعنوان يك نمونه از سيستمهاي نسل اول مي‏پردازيم.
2-2- شبكه آنالوگ
بسياري از اصطلاحاتي كه در ساختار ومعماري استاندارد AMPS استفاده مي‏شود با آنچه در سيستم هاي ديجيتال بعدي استفاده شده، متفاوت است. دراين سيستم ها به ايستگاه پايه(BS )، سايت سلول و يا ايستگاه زميني ، و به ايستگاه سيار اصطلاحا مجموعه دستي يا موبايل گفته مي‏شد. مركز سوئيچينگ سلولي نيز اداره سوئيچينگ تلفن همراه (MTSO) ناميده مي‏شد ( شكل2-1 را ببينيد).
استاندارد AMPS رابطهاي همگاني‏اي را براي ارتباط بين ايستگاه پايه و مركز سوئيچينگ با خارج اختصاص نداده است. بدين معني كه هر كارخانه با كارخانه ديگر در اين زمينه متفاوت است و بدين دليل تا اواسط 1990 مخابرة ميان سيستمهاي ساخت كارخانه‏هاي متفاوت، مشكل وپيچيده بود. اما بالاخره در اين زمان استاندارد IS –41 كه اين نوع مخابرات را تحت پوشش خود قرارداده بود، توسعه يافت.
شكل2-1-نامهاي متفاوت براي اجزاي مختلف ساختار شبكه AMPS
2-3- سيگنالينگ در سيستم هاي آنالوگ
آنالوگ بودن سيستم AMPS بدين معني است كه براي ارسال صحبت ازمدولاسيون FM استفاده مي‏كند و به اين معني نيست كه نيازي به ارسال و مبادله
اطلاعات ديجيتالي بين ايستگاه پايه و ايستگاه سيار نيست.
AMPSارسال اين اطلاعات ديجيتالي را توسط كليدزني شيفت فركانسي (FSK) انجام مي‏دهد. بويژه AMPS از كليد زني شيفت باينري باكد منچستر در سرعت 10Kbps استفاده مي‏كند. بطوريكه صفر و يك ها با ارسال يك موج سينوسي با فاصله 8 kHz در بالا و پايين فركانس حامل توليد مي‏شوند(شكل 2-2 ). “1” ها با گذري از –8 KHZ تا +8 KHZ نشان داده مي‏شود (دقيقا در وسط بازه 100 ميلي ثانيه)، در حاليكه “0”ها با گذري از +8 KHZ تا -8 KHZ نشان داده مي‏شود.
شكل2-2- “1” ها و “0”هاي ديجيتال با جابجاييهايي از –8 KHZ تا +8 KHZ نشان داده مي‏شود.
روش ديگري كه براي ارسال اطلاعات در اين سيستم استفاده مي‏شود، فرستادن يك
تن‏صوتي‏‏نظارتي ( SAT ) به همراه هر بيت مي‏باشد. تن صوتي يكي از سه فركانسي است (HZ 0:5970، HZ 6000 : 1 ، HZ 2:6030) كه در طول يك مكالمه به منظور مشخص كردن ارتباط ايستگاه پايه با تلفن همراه مورد نظر و يا به منظور سيگنالينگ بين موبايل و ايستگاه پايه در كانالهاي صحبت در مسير مستقيم و معكوس به كار مي‏روند.
وقتي كه يك كاربر مكالمه را دريافت و يا درخواست مي‏كند، ايستگاه پايه طي يك پيام كنترلي به واحد سيار مي‏گويد كه كدام كانال صوتي مستقيم (FVC ) را بكار برد و همچنين به او مي‏گويد كه كدام SAT مورد نياز اوست. اين پيام كنترلي از سوي ايستگاه پايه كه SAT را مشخص مي‏كند، كد مشخصه SAT يا SCC نام دارد. پس از آن ايستگاه پايه شروع به ارسال SAT مخصوص برروي كانال FVC مي‏نمايد. سپس واحد سيار روي اين كانال آمده و به SAT صحيح گوش فرا مي‏دهد. اگر همه چيز خوب پيش برود، واحد سيار همين تن را روي كانال صوتي مسير معكوس (RVC) ، آشكار سازي، فيلتر و سپس مدوله
مي‏نمايد. بدين ترتيب حلقه گردش SAT كامل مي‏شود و شبكه اطمينان مي‏يابد كه كاربر ارتباط صحيحي را برقرار نموده است. واحد سيار نه تنها بايد براي دريافت مكالمه به كانال ارتباطي صحيحي روي آورد بلكه بايدSAT صحيحي را براي ارسال مجدد اطلاعات بيابد(شكل 2-3).
شكل2-3- موبايل يك SAT دريافت مي‏دارد، سپس حلقه را با فرستادن اين SAT كامل مي‏كند. اين كار مكالمه مناسب را تضمين مي‏كند.
همچنين تن هايSAT پس از يك فراخواني، به منظور سيگنالينگ رويدادهاي مربوطه مانند انجام دستورات، در خواستهاي ناگهاني برقرار مي‏شوند. و نيز برقراري اين تن ها، بيمه كننده بي عيبي و
تماميت لينكهاي بين ايستگاه پايه و واحد سيار مي‏باشد.
SAT ها در طول عمليات تعويض كانال hand off)) نيز از اهميت بسياري برخوردارند، زيرا براي اطمينان از اينكه عمل hand off واقعا درست صورت گرفته است ايستگاه پايه جديد و واحد سيار بايد بتوانند يك حلقه SAT بسته را بكار گيرند(حلقه‏اي مانند شكل2-3 ).
در سيستمهاي دستيابي چند گانه حوزه فركانسي مانند AMPS ، كاربرهاي مختلف توسط فركانسهاي متفاوت از هم متمايز مي‏شوند و يك سيستم تكرار فركانسي (يعني استفاده مجدد از گروههاي فركانسي در سلولهاي مختلف) براي افزايش بازده طيفي بكار گرفته مي‏شود كه در اين صورت تعدادي تداخل هم كاناله، روي مي‏دهد. حتي با الگوي استفاده مجدد فركانسي بهينه نيز ممكن است اين تداخل هم كانال بوجود آيد. در اينجا نيز وجود تن SAT مفيد مي‏باشد. چون SAT زمينه مربوط به ارتباط يك BTS در يك سلول با SAT فركانس مشابه كه در سلولي ديگر بكارمي‏رود، متفاوت است. بنابراين براي اطمينان از اينكه موبايل در فركانسي صحيح با ايستگاه پايه صحيحي ارتباط دارد مي‏بايست SAT مربوطه بطور صحيح آشكارسازي و مورد تشخيص قرارگيرد و SAT سيگنال تداخلي مزاحم توسط ايستگاه پايه حذف گردد (جدول
2-1). در حالتيكه يك SAT آشكارسازي نمي‏شود و يا با آنچه كه انتظارمي‏رفت مطابق نباشد، حالت تنظيم تاري فعال مي‏شود. اين كلاك پنج ثانيه مي‏شمارد و اگر هيچ SAT ي آشكارسازي نشود، فرستنده را خاموش مي‏كند( با فرض اينكه مكالمه قطع شده است).
جدول 2-1- تعيين اينكه كدام SAT دريافتي استاندارد شده است
تن سيگنالينگ (ST) دومين نوع تن استفاده شده در AMPSاست. اين تن توسط واحد سيار توليد مي‏شود (بر خلاف SAT كه توسط BS توليد مي‏شود). ST يك تن 15 كيلو‏هرتز با مدولاسيون FM روي كرير مي‏باشد. در طول يك مكالمه ST بصورت تركيبي با SAT بكار مي‏رود و بر مبناي حالتهاي روشن و خاموش (OFF,ON )بودن SAT و ST و همچنين بر اساس طول ST رويدادهاي ويژه‏اي معين مي‏گردد. بعنوان مثال، چنانچه SAT وST
به مدت8/1 ثانيه روشن باشند، بر رهاكردن مكالمه از سوي شبكه دلالت مي‏كند.
از جمله كارهاي ديگري كه SAT/ST در آن نقش دارد عمليات hand off است. بطوريكه با ارسال SAT و ST توسط handset به مدت 50ms عمليات handoff صورت مي‏پذيرد.
2-4 آماده سازي سيگنال آنالوگ
پيش از مدولاسيون فركانس، تقويت و ارسال سيگنال آنالوگ، پنج فرآيند براي آماده‏سازي صورت مي‏گيرد. اين پنج عمل توسط واحد هاي زير انجام مي‏شود(شكل2-4).
شكل 2-4- بلوك دياگرام مراحلي كه قبل از مدوله كردن و ارسال سيگنالهاي صوتي و براي آماده‏سازي آن بايد انجام شود تا رنج ديناميكي خوب تضمين شود و از تداخل جلوگيري شود.
1-فشرده ساز ( در هنگام دريافت عكس عمل فشرده‏سازي، يعني گسترده سازي صورت مي‏گيرد): سيگنال صوتي آنالوگ داراي رنج وسيعي از دامنه ‏است. بعبارت ديگر داراي رنج ديناميكي بالاست. بعنوان نمونه مكالمه متوسط داراي رنج dB12 مي‏باشد (تفاوت 1600%). مشكل اصلي انتقال سيگنالهاي با رنج ديناميكي بالا در اين است كه صداهاي بسيار ضعيف بيشتر در معرض خطر نويز مي‏باشند و صداهاي خيلي قوي دچار اعوجاج مي‏شوند. AMPS از يك دستگاه بنام فشرده ساز هجايي 2 به 1 استفاده مي‏كند. يعني چنانچه هجاي ورودي دستگاه 2dB تغيير دامنه داشته باشد، خروجي 1dB تغيير خواهد داشت. اين سيگنال فشرده شده سپس به فيلتر پيش تآكيد فرستاده مي‏شود.
2-فيلتر پيش تآكيد: اين فيلتر براي بهبود كيفيت صداي سيگنال صوتي بكار مي‏رود( بهنگام دريافت، بجاي آن از يك فيلتر پس تآكيد استفاده مي‏شود). اين فيلتر ها سطح صداهاي فركانس بالا را براي ارسال كاهش مي‏دهند و سپس در گيرنده با فيلتر عكس آن يعني فيلتر پس تآكيد، فركانس آنرا به سطح اوليه برمي‏گردانند.

فایل : 205 صفحه

فرمت : Word