Оккупантов
НЕ ОБСЛУЖИВАЕМ!
Вы здесь:   ГлавнаяNEXEDGEСравнение технологий

Сравнение технологий

Оглавление
Сравнение технологий
Эффективность спектра
Технологии цифровой радиосвязи в NEXEDGE
NEXEDGE™ – суперфрейм и фрейм в FDMA
Все страницы

Сравнение технологий

FDMA и TDMA

На рынке средств радиосвязи выделяют три основных метода доступа к каналу связи. Это - FDMA (множественный доступ с частотным разделением каналов), TDMA (множественный доступ с временным разделением каналов) и CDMA (множественный доступ с кодовым разделением каналов). В этом документе метод CDMA далее не рассматривается.

Новое поколение цифровых систем KENWOOD основано на методе FDMA. FDMA делит спектр частот на каналы. Каждому вызову выделяется один частотный канал на всю продолжительность вызова.

TDMA делит каналы спектра на временные интервалы (слоты). Частотный канал делится среди многочисленных пользователей. Каждому вызову выделяется временной слот в канале на небольшой промежуток времени.

 

TDMA (Множественный доступ с временным разделением) (рис 2-1)

Доводы "против":

  • Ограниченное расстояние связи из-за задержки распространения сигнала (TETRA: приблизительно до 15 км).
  • Для получения эффекта экономии частотного ресурса требуется ретранслятор (использование двух тайм слотов доступно только при работе через базовое оборудование; в прямом режиме задействован только1 тайм-слот, что эквивалентно использованию сетки частот 12,5 кГц).
  • Не реальна физически технология 6.25 кГц (а дает эквивалент использования частот 6.25 кГц – 4 тайм-слота в полосе 25 кГц).


                                    Рис. 2-1. Изображение TDMA с двумя слотами

FDMA (Множественный доступ с частотным разделением)

Доводы "за":

  • Нет ограничения по дальности связи, связанного с временным разделением.
  • Возможность использования шага частотной сетки 6,25 кГц.
  • Совместимость цифрового и аналогового режимов работы.
  • Увеличение дальности связи при использовании узкополосной модуляции.


image026
                                           Рис. 2-2. Изображение FDMA (6.25 кГц x 2)


В TDMA непрерывная передача делится на слоты, которые могут быть заняты данными или речью.

В FDMA каналы занимают спектр частот 25 кГц, 20 кГц, 12.5 кГц или 6.25 кГц.

С точки зрения эффективности использования частотного спектра, большого различия в эффективности работы представленных методов модуляции нет, но системы FMDA обычно проще для инсталляций, так как системы с FDMA не нуждаются в синхронизации временных интервалов.

FDMA также более простой в сравнении с TDMA, когда дело доходит до технического обслуживания и ремонта. В методе TDMA с 2 слотами, в прямом режиме только один из слотов может использоваться для связи, поэтому эффективность частоты 6.25 кГц не обеспечивается (т.к. требует сложного управления временными интервалами).

В TDMA необходим защитный временной интервал, между слотами для предотвращения коллизий данных, что уменьшает зону покрытия и эффективную скорость передачи данных в слоте; FDMA не подвергается таким ограничениям.

Оборудование NEXEDGE™ может работать в режиме цифровой связи 6.25 кГц и 12.5 кГц или в аналоговом режиме 25/20/12.5 кГц, то есть может использовать любые принятые сетки частот.

Ниже приведен краткий обзор, который показывает отношение между стандартным излучением канала 12.5 кГц и новым 6.25 кГц.

Каналы 6.25 кГц в 1 x канале 12.5 кГц.

 image027

image028
                                                              Рис. 2-3 Эффективность спектра



Технологии цифровой радиосвязи, используемые в системе NEXEDGE™ можно охарактеризовать следующим образом:

  • 1 Аналого-цифровое преобразование

  • В режиме сеанса связи, когда пользователь, нажимая на переговорную кнопку (PTT) начинает разговор, его голос принимается микрофоном (MIC) и преобразовывается из акустического сигнала в аналоговый электрический сигнал. Затем голосовой сигнал дискретизируется с помощью аналогово-цифрового преобразователя (D/A).

  • 2 Вокодер и исправление ошибок (FEC)

  • Кодер речевых сигналов сжимает речь, разбивая ее на сегменты и кодирует их с небольшим количеством бит, одновременно значительно снижая фоновые шумы. Кодирование речевых сигналов сжимает битовый голосовой поток для того, чтобы вместить его (для системы NEXEDGE™) в узкий радиоканал. В системе NEXEDGE™ используется вокодер AMBE+2, разработанный компанией Digital Voice System, Inc. (DVSI) – являющейся лидером в отрасли кодирования речевых сигналов (рис 2-4,2-5).

    Данный вокодер работает путем разделения речи на короткие сегменты, длина которых обычно составляет 20-30 мсек. Каждый сегмент речи анализируется, затем осуществляется извлечение таких важных параметров, как основной тон, уровень и частотная характеристика. Затем осуществляется кодирование данных параметров с помощью небольшого количества цифровых бит. Вокодер AMBE+2, являясь настоящим произведением искусства цифрового кодирования голоса, имеет низкую битовую скорость передачи данных, одновременно обеспечивая передачу речи высочайшего класса, характерную для проводных телефонных систем. Он полностью повторяет все индивидуальные речевые особенности голоса, вопреки другим более ранним технологиям, когда речь звучала синтезировано и ненатурально.

    Вместе с процессом кодирования речевых сигналов также применяется и прямое исправление ошибок (FEC). FEC представляет собой математический метод использования контрольной суммы, позволяющий на приемной стороне проверить целостность получаемого сообщения, а также определить, какие биты были повреждены. FEC позволяет исправлять ошибки в разряде, которые могли произойти из-за искажений в радиочастотном канале (RF). Это позволяет эффективно удалить шумы, способные исказить аналоговый сигнал и, путем сравнения, обеспечивает более постоянное качество звука во всей зоне покрытия. На данном этапе вокодер осуществляет сжатие путем снижения скорости до 4800 бит/с для полосы 6,25 кГц и до 9600 бит/с для полосы 12,5 кГц.

  • 3 Фрагментирование (формирование кадров)

  • При фрагментировании речь, преобразованная вокодером, формируется для передачи. Это предполагает формирование голосовых данных и любой встроенной сигнальной информации (такой как ID группы, определение номера передающей станции (PTT ID), тип вызова и т.д.) в виде пакетов. Данные пакеты создают структуру, содержащую заголовок и полезную нагрузку – заголовок содержит информацию об управлении соединением и идентификаторе, а полезная нагрузка содержит речевой сигнал, преобразованный вокодером.

    Информация заголовка периодически повторяется на протяжении времени передачи, что позволяет улучшить надежность сигнальной информации, а также дает возможность принимающей радиостанции подключиться к выполняемому в текущий момент вызову – "позднее включение".

    В конце концов, сигнал кодируется для передачи с использованием 4-уровневой частотной модуляции FSK. Частотная модуляция (Frequency Shift Keying, FSK) представляет собой метод модуляции, при котором мгновенное значение несущей частоты дискретно изменяется в соответствии с цифровым кодом.Например, при 2-уровневой FSK бит «0» изменяет несущую частоту на «-Δf», в то время как бит «1» изменяет несущую частоту на «+Δf». При 4-уровневой ЧМ, коды 00, 01, 10 и 11 указывают сдвиг частоты +Δf, +3Δf, -Δf и -3Δf. Благодаря использованию четырех значений вместо двух, 4-уровневая FSK позволяет удвоить скорость передачи данных. С другой стороны, здесь можно использовать в два раза меньшую полосу пропускания для передачи такого же объема данных. Модуляция FSK имеет постоянную огибающую. Это снижает влияние сдвига амплитуды и позволяет использовать усилители класса С.

Код

Символьное обозначение Сдвиг частоты, Гц (6,25 кГц) Сдвиг частоты, Гц (12,5 кГц)
00 +3 +1050 +2400
01 +1 +350 +800
10 -1 -350 -800
11 -3 -1050 -2400



image030
                        Рис. 2-4. Технологии цифровой радиосвязи, применяемые в системе NEXEDGE™ – передающий тракт.

image031

                                 Рис. 2-5. Технологии цифровой радиосвязи, применяемые в системе NEXEDGE™ – приемный тракт.



Передача данных протокола NXDN™ в FDMA состоит из фреймов (пакетов) по 80 мс. Каждый фрейм (пакет) состоит из 384 бит.

a b c d e f




                                         Рис. 2-6 Фрейм

  • a: 24 бита синхросигнала (FrameSync2 (FS2)) или биты цветового кода (ColourCode (CC))
  • b: 72 бита данных контрольного канала (Control Channel (CCH) data)
  • c: 72 бита трафикового канала (Traffic channel (TCH))
  • d: 72 бита TCH
  • e: 72 бита TCH
  • f: 72 бита TCH


Четыре фрейма по 80 мс формируют суперфрейм в 320 мс.

 

FS2 CCH CC CCH FS2 CCH CC CCH

                                 Рис. 2-7 Суперфрейм

Фрейм заголовка имеет длину 80 мс (384 бита).

P FS1 HI0 CC HI1

 

                                 Рис. 2-8 3аголовок 
Он включает:

  • P: Преамбула, минимум 72 бита
  • FS1: 48 бит последовательность синхросигнала (Frame Sync 1)
  • HI0: Содержимое заголовка 0, 120 бит
  • CC: Цветовой код (Colour Code), 24 бита
  • HI1: Содержимое заголовка 1, 120 бит

Сообщение конца - сокращенный фрейм из 96 бит.

FS3 END


 
 Рис. 2-9 Сообщение конца

  • FS3: Frame sync, 24 бита
  • END: Данные конца, 72 бита


Стандартный формат обмена пакетов

image032
                Рис. 2-10 Обмен данными при вызове
 
Передающая радиостанция использует для осуществления вызова фреймы заголовка и конца, чтобы понять, что вызываемая радиостанция не занята и находится в пределах зоны покрытия. Когда вызываемая радиостанция отправила подтверждение (ACK), передающая радиостанция начинает отправлять данные по 4 пакета суперкадров. После приема каждого пакета приемная радиостанция декодирует данные и проверяет ошибки. Если ошибок нет - отправляется положительный ответ (ACK). Если ошибки обнаружены – отрицательный ответ (ACK) и передающая радиостанция повторно отправляет данные. Когда все данные переданы, и радиостанция подтвердила отправку, отправляется запрос разъединения, который показывает, что транзакция окончена.
Из рисунка 2-10 видно, что заголовок, в котором содержится информация о вызывающем и вызываемом абоненте передается вначале каждого цикла суперкадров.