radiové rozhraní gsm prakticky -...
TRANSCRIPT
Radiové rozhraní GSM prakticky
Karel Mikuláštík
Kmitočty pro GSM a DCS
� UplinkPásmo 900 MHz: 890.2 MHz po 200 kHz až 914.8 MHz (kanály 1 až 124)Pásmo 1800 MHz: 1710.2 MHz po 200 kHz až 1784.8 MHz (k 512 – 885)
� DownlinkPásmo 900 MHz: 935.2 MHz po 200 kHz do 959.8 MHz (kanály 1 až 124)Pásmo 1800 MHz: 1805.2 MHz po 200 kHz do 1879.8 MHz (k 512 – 885)Duplexní odstup GSM: 45 MHz, DCS 95 MHz
� Šířka kanálu� Spektrum dané GMSK
Kmitočty pro GSM a DCS� Rozdělení kmitočtů mezi operátory – 900 MHz
Nové Oskar
Eurotel
T-Mobile
Oskar
124123122121
120119118117116115114113112111
110109108107106105104103102101
100999897969594939291
90898887868584838281
80797877767574737271
70696867666564636261
60595857565554535251
50494847464544434241
40393837363534333231
30292827262524232221
20191817161514131211
10987654321
Kmitočty pro GSM a DCS
� Rozdělení kmitočtů v ČRmezi operátory – 1800 MHz� Kapacitní problémy řeší1800 MHz
� Výhody/nevýhody 1800 MHz:- více kanálů – větší pásmo, snadné plánování- horší šíření – menší rušení- horší průnik do budov
Eurotel
T-Mobile
Oskar
870869868867866865864863862861
860859858857856855854853852851
850849848847846845844843842841
840839838837836835834833832831
830829828827826825824823822821
820819818817816815814813812811
810809808807806805804803802801
800799798797796795794793792791
790789788787786785784783782781
780779778777776775774773772771
770769768767766765764763762761
760759758757756755754753752751
750749748747746745744743742741
740739738737736735734733732731
730729728727726725724723722721
720719718717716715714713712711
710709708707706705704703702701
700699698697696695694693692691
690689688687686685684683682681
680679678677676675674673672671
670669668667666665664663662661
660659658657656655654653652651
650649648647646645644643642641
640639638637636635634633632631
630629628627626625624623622621
620619618617616615614613612611
610609608607606605604603602601
600599598597596595594593592591
590589588587586585584583582581
580579578577576575574573572571
570569568567566565564563562561
560559558557556555554553552551
550549548547546545544543542541
540539538537536535534533532531
530529528527526525524523522521
520519518517516515514513512
Buňková síť
Všesměrové antény (OMNI) Směrové antény - sektorizace
NR
D3= R – poloměr buňky
D – vzdálenost buňky se stejným kmitočtemN – počet buněk ve svazku (počet kmitočtů)
BCCH
1 TCH
2 TCH
3 TCH
Konfigurace BTS – 1 buňka• BTS – Base Transceiver station – základnová stanice• BTS – nese 1 – 4 buňky = sektory• Buňka – základní stavební prvek mobilní sítě GSM –Vysílací zařízení + antény pro pokrytí určitého území
• Komunikaci s účastníky zajišťují vysílače –Transceivery – TRXy
• Každý TRX v FDMA/TDMA zajišťuje 8 timeslotů
• První TRX přenáší timesloty se servisnímiinformacemi – nazýváme jej BCCH TRX
• SDCCH – logický kanál pro přenos signalizacea např. SMS
• Další TRXy zprostředkovávají provoz – traffic=> TCH TRX
Kmitočty pro GSM a DCS
� Rozdělení kmitočtů na BCCH a TCH
� BCCH – trvalý výkon BTS, pečlivé plánování
� Počet BCCH kmitočtů
=> počet BTS
� TCH – výkon regulován,
menší rušení
120119118117116115114113112111
110109108107106105104103102101
100999897969594939291
90898887868584838281
80797877767574737271
70696867666564636261
60595857565554535251
50494847464544434241
40393837363534333231
30292827262524232221
20191817161514131211
10987654321
120119118117116115114113112111
110109108107106105104103102101
100999897969594939291
90898887868584838281
80797877767574737271
70696867666564636261
60595857565554535251
50494847464544434241
40393837363534333231
30292827262524232221
20191817161514131211
10987654321
BCCH kmitočty
TCH kmitočty
TCH - využívání� Výkon reguluje BTS i MS
� Pevné kmitočty – plánování
� Hopping
- Baseband - dostupné TCH frekvence na sektror
- Syntetised - přes celou pásmo fr. přidělených na TCH
� Výhody
- snížení rušení
- vlastnostem rozprostřeného spektra – obrana proti rychlým únikům
- u Syntetised odpadá frekvenční plánování, hladina rušení se pro celou sít průměruje a závisí hlavně na počtu kmitočtů v hoppingové sekvenci (mezi kmitočty se skáče v pseudonáhodnéposloupnosti po uplynutí jednoho rámce)
� 1800 MHz – Eurotel: 525 – 539, 569 – 570, 581 – 593, 597
- T-Mobile: 608 – 634 (Praha)
Konfigurace duální BTS
BCCH
TCH 1
TCH 2
TCH 3
BCCH
TCH 1
TCH 2
TCH 3
BCCH
TCH 1
TCH 2
TCH 3
BCCH
TCH 1
TCH 2
TCH 3
BCCH
TCH 1
TCH 2
TCH 3
TCH 4
TCH 5
TCH 6
TCH 7
900 MHz
1800 MHz
1. sektor 2. sektor 3. sektorpř. Single BCCH
Servisní timesloty na BCCH TRXuBCCH
+4SDCCHTCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH
• Při zvýšeném provozu se připínajídalší TRXy (stále v provozu BCCH)• Dynamické SDCCH umožňuje měnitAktuální počet servisních timeslotů
BCCH 8SDCCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH
BCCH 8SDCCH 8SDCCH TCH TCH TCH TCH TCH
Buňka s jedním TRX (pouze BCCH TRX):
Buňka s 2,3 TRXy:
TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH
TCH
TCH
TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH
Buňka s 4,5 TRXy:
TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH
TCH
TCH
TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH
TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH
TCH
TCH
TCH TCH TCH TCH TCH TCH TCH
Kapacita buňky
29
22
14
7
Najednou si zavoláúčastníků
21.14
14.93
8.22
2.941
Kapacita [Erl]
při blokování 2%
Počet TRXů
• jednotka Erlang – člověkohodina :o)• Kapacita ����provoz - součet počtu hovorů násobených délkou jejich trváníUrčuje zda-li počet instalovalovaných TRXů dostačuje pro provoz
Idle a dedicated režim� Idle
- telefon přihlášen, poslouchá nejsilnějšínebo preferovanou BTS, broacast list
- při navázání hovoru o BTS rozhoduje telefon
� Dedicated
- hovor navázán, o použité BTS rozhoduje BSC
Parametry radiového rozhraní - Idle
� RXLevel – přijímaná úroveň v dBm� C1 - síla signálu v dB vztažená k prahové hodnotě sítěpovolující přihlášení – RXLev Access Minimum (v ČR -90 až -105 dBm)
� CRO (Cell Reselect Offset) - preferenční parametr, umožňuje zvýhodnit konkrétní buňku proti ostatním při výběru na pozici aktivní buňky telefonem (bestserver)
� C2 – údaj rozhodující o umístění té které buňky na aktivní pozici. C2 = C1 + CRO
� CellID, LAC, BSIC� List sousedů
Duální síť GSM/DCS - směrování
� 1. Preference DCS už v Idle režimu
- použití CRO
� 2. Preference DCS v Dedicated režimu
- handover z GSM do DCS po navázání hovoru (extracelulární handover)
� 3. Single BCCH – na DCS zrušeny signalizačnítimesloty, vše na GSM. Dochází k intracelulárnímu handoveru
Výkonová bilance mezi BTS a MS
Příklad:
Výkon BTS 10 W – 40 dBm, zisk vysílací antény 15 dB – vyzářený výkon 55 dBm,
(cca 400 W)
Přijímaná úroveň signálu: -100 až -30 dBm => útlum trasy 85 - 155 dB
dpvvp LGGPP −++= (dBm, dB)
pP
pP
vP
pG vG,dL
přijímaná výkonová úroveň signálu
vysílaný výkon
zisk přijímací a vysílací antény
útlum trasy mezi BTS a MS
24
log10
=
λ
πdLd
Kulová vlna (ideální případ)
Šíření vln v pásmech 900 a 1800
� Ohyb, odraz a rozptyl na rozhraní
� Pomalé úniky (překážky)
� Rychlé úniky (odrazy, mnohocestné šíření)
� Velké časové rozprostření zpoždění
=> diverzita
Diverzita
� V místě BTS signál od MS značně kolísá� Kolísání má v jiném kanálu odlišný průběh� Na BTS jsou dvě přijímací cesty� Vybírá se silnější případně součtový nebo váhovaný signál
� Prostorová diverzita� Polarizační diverzita� Spec. Frekvenční diverzita - hopping
Antény pro základnové stanice
� Všesměrové (omni)
� Panelové - směrové
- vertikální polarizace – 2 antény pro sektor (prostorovádiverzita)
- duálně polarizované - +45 a -45 stupňů
(polarizační diverzita)
Vyzařování pro pokles o 3 dB v horizontální rovině 60 – 120 stupňů, ve vertikální 10 – 30 stupňů, zisk 3 – 18 dB, potlačení ve zpětném směru cca 30 dB
Typy buněk
� Makro – nad úrovní střech budov
- umbrella – vysoké kóty, 10tky km
- velké – město, dosah v kilometrech
- malé – jádra měst, průmyslové zábavní zóny
� Mikro – pod úrovní střech – stovky metrů
� Piko – vnitřní rozvody v budovách
� Opakovače
Dosah• síla signálu – minimální úroveň u GSM cca -114 dBm(v blízkosti BTS je cca -30 dBm)
• minimální poměr signál/šum
Rušení na stejném a sousedním kanále• potřebný odstup žádaného signálu od rušícího – A
• MF filtr přijímače potlačuje sousední kanál o cca 25 dB• je na to nutné brát ohled při plánování BCCH kmitočtů
Handover• úroveň signálu, kdy je nařízen handover
• minimální úroveň signálu (při nižší úrovni dochází k výpadku
• vzdálenost / maximální rychlost, při které dojde k úspěšnému handoveru
Základnové stanice v Dejvicích
Modulace GMSK
A
Att 10 dBRef -28 dBm
50 kHz/Center 953.2 MHz Span 500 kHz
*1 RM
AVG
*RBW 3 kHz
VBW 30 kHz
SWT 60 ms
PRN
-120
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
SWP 100 of 100
Delta 2 [T1]
-31.50 dB
-200.000000000 kHz
Marker 1 [T1]
-69.50 dBm
953.200000000 MHz
Delta 3 [T1]
-23.72 dB
200.000000000 kHz
2
1
3
Comment A: REd
Date: 4.JAN.2005 19:20:12
• speciální případ dvoustavovéfrekvenční modulace
• Vstupní data procházejíGaussovským filtrem
• zlepšená spektrální účinnost
Frekvenční spektrum downlinkGSM 935 – 960 MHz - Dejvice
A
Att 10 dBRef -28 dBm
1 SA
AVG
2.5 MHz/Start 935 MHz Stop 960 MHz
*RBW 3 kHz
VBW 10 kHz
SWT 2.8 s
PRN
-120
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
SWP 94 of 100
Marker 1 [T1]
-74.31 dBm
945.800000000 MHz
Marker 2 [T1]
-73.45 dBm
946.800000000 MHz
Marker 3 [T1]
-68.24 dBm
953.200000000 MHz
Marker 4 [T1]
-77.33 dBm
957.200000000 MHz
1 2
3
4
Comment A: REd
Date: 4.JAN.2005 19:05:05
Frekvenční spektrum downlinkGSM 1805 – 1879 MHz - Dejvice
A
Att 10 dBRef -28 dBm
1 SA
AVG
7.4 MHz/Start 1.805 GHz Stop 1.879 GHz
*RBW 10 kHz
VBW 30 kHz
SWT 740 ms
PRN
-120
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
SWP 100 of 100
Marker 1 [T1]
-87.72 dBm
1.806480000 GHz
Marker 2 [T1]
-98.17 dBm
1.830456000 GHz
Marker 3 [T1]
-84.29 dBm
1.857984000 GHz
Marker 4 [T1]
-95.81 dBm
1.862424000 GHz
1
2
3
4
Comment A: REd
Date: 4.JAN.2005 19:09:31
Frekvenční spektrum NMT a CDMA 450
A
Att 10 dBRef -28 dBm
1 SA
AVG
Center 463.5 MHz Span 7 MHz700 kHz/
*RBW 3 kHz
VBW 10 kHz
SWT 780 ms
PRN
-120
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
SWP 100 of 100
Marker 1 [T1]
-100.80 dBm
462.954000000 MHz
Delta 2 [T1]
0.47 dB
1.092000000 MHz
Delta 3 [T1]
26.46 dB
2.352000000 MHz
1 2
3
Comment A: REd
Date: 4.JAN.2005 18:59:41
Děkuji za pozornost!