Расчет параметров сотовой связи CDMA

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..6

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ БЕСПРОВОДНОЙ  СВЯЗИ………………….8

1.1 Основные принципы системы  беспроводной

      передачи  CDMA…………………………………………………8

1.1.1 Концепция CDMA……………………………………………9

1.1.2 Концепция расширения  спектра…………………………….10

1.1.3 Структура системы  беспроводной передачи CDMA………11

1.1.4 Основные технологии, используемые в системе                     

         беспроводной передачи CDMA……………………………..12

1.2 Архитектура системы  подвижной связи CDMA……………..15

1.3 Постановка задачи……………………………………………...17

4 БИЗНЕС-ПЛАН…………………………………………………………19

4.1 Цель-бизнес плана……………………………………………...19

4.2 Описание проекта………………………………………………19

4.3 Виды услуг……………………………………………………...19

4.4 Расчет капитальных  вложений………………………………...20

4.4.1 Расчет годовых эксплуатационных  расходов………………23

4.4.2 Расчет объемов реализуемых  услуг…………………………24

4.4.3 Расчет ожидаемых годовых доходов………………………..25

4.4.4 Показатель экономической  эффективности………………26

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………….29

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………30 

ВВЕДЕНИЕ

 

Отрасль связи на сегодняшний  день является одной из бурно развивающихся  отраслей, наряду с микроэлектроникой  и Hi-Tech. Получение информации «из первых рук» становится важным аспектом при осуществлении различного рода деятельности человеком, особенно, когда эта информация имеет первостепенное значение. Одним из способов оперативного распространения информации является использование беспроводной связи.

Беспроводная связь берет  свое начало в 1898 году, когда было передано первое беспроводное телеграфное сообщение, и только спустя столетие оно смогло развиться и стать доступным  практически для каждого, даже сейчас телекоммуникации всего мира переживают переходный период своего развития. И  изготовители, и операторы телекоммуникационных систем испытывают необходимость поиска способов решений таких задач, как  повышение экономических и социальных выгод от использования существующих телекоммуникационных сетей, дальнейшее повышение качества телекоммуникационных услуг, полномасштабное использование  имеющихся сетевых ресурсов и  реализация новых возможностей роста  доходов. Последней и революционной  технологией позволяющей достичь  поставленных целей является технология CDMA.

СDMA - система множественного доступа с кодовым разделением  стала, возможно, самой многообещающей системой, появившейся на мировом  рынке. Десятилетия назад эта  технология использовалась в военной  связи (США), а сегодня известна всем как глобальный цифровой стандарт для  коммерческих систем коммуникаций. За последние пять лет технология использования CDMA была протестирована, стандартизирована, лицензирована и запущена в производство большинством поставщиков беспроводного  оборудования и уже применяется  во всем мире. В отличие от других методов доступа абонентов к  сети, где энергия сигнала концентрируется  на выбранных частотах или временных  интервалах, сигналы CDMA распределены в  непрерывном частотно-временном  пространстве. Фактически метод манипулирует и частотой, и временем, и энергией.

К концу 1999 года в мире, по данным CDG (CDMA development group), технологию CDMA (Code Division Multiple Access) выбрали 50 млн. абонентов. В том числе, 28 млн. в Азии, 16,5 млн. в Северной Америке и 5 млн. в Латинской  Америке. В Европе, Ближнем Востоке  и Африке насчитывается полмиллиона  абонентов. На сегодняшний день это  количество значительно увеличилось.

Такое стремительное развитие технологии доступа с кодовым  разделением объясняется ожидаемым  увеличением плотности абонентов, устойчивостью к помехам, высокой  степенью защищённости передаваемых данных от несанкционированного доступа и  лучшими 

энерго-экономическими показателями. Упрощённое моделирование показывает, что ёмкость базовых станций  с технологией CDMA в несколько  раз больше по сравнению с существующими  стандартами сотовой телефонии, в которых используется частотное  разделение каналов (NMT, AMPS, TACS). Реальность, конечно, значительно сложнее, чем  идеализированные модели.

Преимущества CDMA перед другими  системами следующие:

• ёмкость базовых станций увеличивается в 8-10 раз по сравнению с AMPS и в 4-5 раз - по сравнению с GSM;
• улучшенное качество звука по сравнению с AMPS;
• отсутствие частотного планирования благодаря использованию тех же самых частот в смежных секторах каждой соты;
• улучшенная защищённость передаваемых данных;
• улучшенные характеристики покрытия, позволяющие использовать меньшее количество сот;
• большее время работы батарей до разрядки;
• возможность выделения требуемой полосы частот - по потребности.

Целью данного проекта  является изучение этой технологии, ее особенностей, общих принципов построения на основе CDMA2000 1X сети беспроводной связи, в особенности проектирование базовой станции для обслуживания большой территории с низкой плотностью населения, т.е небольшого числа абонентов. В качестве объекта был выбран г. Чита, численность населения которого ок. 331 тыс. человек.

 

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ  БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ

 

1.1 Основные принципы  системы беспроводной передачи  CDMA

 

В технологии CDMA возможно обеспечение  высокого качества речи при одновременном  снижении излучаемой мощности и уровне шумов. Результатом является постоянное высокое качество передачи речи и  данных с минимальной средней  выходной мощностью. В сотни раз  меньшее значение выходной мощности в отличие от других, используемых в настоящее время стандартов — отличительное качество технологии CDMA при рассмотрении двух немаловажных факторов: воздействия на организм человека и продолжительности работы без подзарядки аккумулятора. 
        Емкость CDMA от десяти до двадцати раз выше, чем у аналоговых систем, и в три-шесть раз превышает емкость других цифровых систем. Сети, построенные на ее основе, эффективно используют радиочастотный ресурс, благодаря возможности многократного использования одних тех же частот в сети. 
           По характеристикам качества передачи речи параметры CDMA сопоставимы с качеством проводных каналов. Поскольку по каналам CDMA передается не только голос, но и любая другая информация, особую ценность имеет отсутствие помех. Если рядовой пользователь, по большому счету, безразличен к тому, звучит его голос при телефонном разговоре с безупречной чистотой или с небольшими помехами, то ошибки, допущенные при передаче файлов, могут нарушить целостность, например, корпоративной базы данных. Применяемый «код» служит не только для идентификации разговора того или иного пользователя, но и является одновременно своеобразным фильтром, устраняющим   искажения и фоновые помехи. Встроенный алгоритм кодирования обеспечивает     высокую степень конфиденциальности, обеспечивая защиту не только от несанкционированного доступа, но и прослушивания. 
           Система CDMA обеспечивает меньшую задержку в передаче голосового сообщения, чем другие системы подвижной связи. При использовании CDMA не приходится применять изощренные средства для подавления эхо-сигнала. Совершенный метод коррекции ошибок позволяет эффективно бороться с многолучевым распространением сигнала. Это свойство дает дополнительные преимущества CDMA в условиях городов с высотными застройками. Абонент не хочет оставаться без связи при пересылке факса, когда телефон длительное время занят. CDMA предоставляет дополнительный сервис, обеспечивающий одновременную передачу голоса и факса по одному каналу. В технологии CDMA реализованы оригинальные алгоритмы упаковки данных для большей скорости их передачи.

 

 

1.1.1 Концепция  CDMA

 

В зоне покрытия электромагнитной волны в среде беспроводной связи  приоритетной задачей для любой  системы передачи является установление соединения по каналам между абонентами сети связи. Фактически эту задачу решает подвижная связь с множественным  доступом. В настоящее время используются следующие режимы беспроводной связи  с множественным доступом: FDMA в аналоговых системах, TDMA и CDMA в цифровых системах. Теоретической основой для реализации соединения с множественным доступом является принцип разделения сигнала, то есть дифференцирование сигналов, поступающих от различных терминалов за счет надлежащей организации сигналов на стороне передачи: на стороне приема производится выделение сигналов из поступающих сигнальных комбинаций устройством распознавания сигналов.

Под множественным доступом с частотным  уплотнением (FDMA) понимается способ организации подвижной связи с множественным доступом на основе разделения несущих частот передаваемого сигнала; под множественным доступом с временным уплотнением (TDMA) подразумевается способ организации подвижной связи с множественным доступом на основе разделения моментов времени передачи сигналов; под множественным доступом с кодовым уплотнением (CDMA) понимается способ организации подвижной связи с множественным доступом за счет использования различных кодовых шаблонов передаваемого сигнала. На рисунке 1.2 показаны временные области и частотные диапазоны FDMA, TDMA и CDMA во время передачи сигналов.

Рисунок 1.1 – Временные области и частотные диапазоны передачи FDMA, TDMA и CDMA

Таким образом, CDMA означает модулирование сигналов с использованием различных ортогональных псевдослучайных адресных кодов на стороне передачи и демодулирование комбинированных сигналов с использованием тех же самых псевдослучайных адресных кодов на стороне приема для получения исходного сигнала.

1.1.2 Концепция  расширения спектра

В системе передачи CDMA используется технология расширенного спектра. Так называемая технология расширенного спектра используется для преобразования исходных сигналов в сигналы передачи с гораздо более широкой полосой частот с целью повышения помехозащищенности системы связи.

Рисунок 1.2 - "Ромашка" частотного плана AMPS   Рисунок 1.3 - Частотный план CDMA

 

Дискуссия вокруг выражения  предполагала только одну ячейку, не учитывая интерференции с соседними. Можно  задать вопрос, в чём же мы выигрываем? Емкость изолированной AMPS-ячейки даже больше. На самом деле, ничто не мешает использовать все частотные стволы (по 1,25 МГц) внутри одной соты (сопоставим рис. 2 и рис. 3). Таким образом, если мы проведём приближенное сопоставление, то для AMPS ёмкость "ромашки" из семи сот равна произведению числа  абонентов на соту (59) на 7, то есть 413. Аналогичная ёмкость для CDMA равна  произведению числа абонентов на соту (32) на число частотных стволов (10) и на число сот (7), то есть 2240. Отношение  ёмкости CDMA к AMPS составляет 5,4. Однако, если учесть интерференцию с соседними  сотами в выражении (3), то это отношение  уменьшится до 4,4. Помимо возможности  одновременного использования всех десяти частотных стволов, в CDMA применяется  секторизация сот.

Это усовершенствование позволяет  увеличить сравнительное отношение  ёмкости CDMA и AMPS до 13 раз.

1.1.3 Структура  системы беспроводной передачи  CDMA

 

В системе связи CDMA под псевдо-случайным адресным кодом понимается периодическая кодовая последовательность с высокими показателями самокорелляции, но нулевой или очень низкой взаимной корреляцией. В зависимости от режима модуляции сигналов системы CDMA можно разделить на две категории: системы DS-CDMA (CDMA c прямым расширением спектра) и системы MC-CDMA (CDMA с несколькими несущими).

В системе DS-CDMA  используется определенный код для расширения спектра исходного сигнала во временной области на стороне передачи, и тот же самый код используется для декодирования сигналов на стороне приема с целью получения требуемых сигналов. В системе MC-CDMA (CDMA с несколькими несущими) используется определенный код для расширения спектра исходных сигналов в частотной области на стороне передачи, а декодирование сигналов осуществляется тем же способом для получения требуемых сигналов. Так как система MC-CDMA работает в частотном диапазоне, на стороне передачи должен использоваться метод быстрого преобразования Фурье (FFT), а на стороне приема должно использоваться обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT).

В коммерческой системе сотовой  подвижной связи CDMA используется комбинация технологии CDMA с технологией DS, в результате чего формируется система DS-CDMA. На рисунке 1-3 показана упрощенная схема передачи системы DS-CDMA.

Рисунок 1.4 – Схема передачи и приема системы CDMA

В CDMA применены следующие основные принципы:

1. Сигналы, передаваемые в прямом или обратном направлении, должны предварительно кодироваться и соответствующим образом декодироваться в процессе приема;
2. Режим передачи: частотное уплотнение в дуплексном режиме (FDD).
3. Кодирование речи производится в режиме линейного предсказания Qualcomm-кодом (Q-CELP) с регулируемой скоростью (1, 1/2, 1/4).
4. Для исправления ошибок канала используется комбинация сверточного кодирования и чередования пакетов.
5. В прямом направлении используется модуляция QPSK, в обратном направлении модуляция π/4-QPSK.
6. Скорость передачи сигнала с расширенным спектром: 1,2288 Мбит/с.
7. Используемая полоса частот. В дипазоне 450 Мгц – 450-457.475 МГц (обратный канал/приемная BS), 460-467.475 МГц (прямой канал/передающая BS). В дипазоне 800 Мгц – 824-849 МГц (обратный канал/приемная BS), 869-894 МГц (прямой канал/передающая BS).
8. Разнесение несущих каналов: 1,25 МГц