Перескоки по частоте (Frequency Hopping)

Релеевские замирания частотно зависимы. Это означает, что глубина таких замираний различна в каждом из районов местности и на разных частотах. В связи с этим в системе GSM предусмотрена опция Frequency Hopping -перескоки по частоте для MS и BТS в процессе установления соединения. Одновременный перескок по частоте MS и BТS обуславливается точной взаимной синхронизацией.

Согласно рекомендациям стандарта GSM существует 64 последовательности перескока по частоте. Одна из этих последовательностей циклическая или последовательная, а 63 остальных – псевдослучайные, которые могут быть сконфигурированы самим оператором.

На рисунке 5, схематично представлен процесс перескока по частоте.

В течение кадра N TDMA используется несущая С1, в то время как в течение кадра N+1 используется несущая C2. Таким образом, на протяжении всего установленного соединения используется один и тот же временной интервал, но изменяются частоты согласно определённой последовательности перескока по частоте.

Рисунок 5 Перескоки по частоте

Управление мощностью позволяет не только снизить уровень взаимных помех, но и уменьшить энергопотребление мобильной станции, поэтому такая процедура применяется как в режиме частотного, так и временного дуплексного разделения. Возможны три способа управления мощностью в линии «вверх»:

- замкнутая схема управления;

- разомкнутая схема управления;

- внешняя петля регулирования.

Замкнутая петля управления обеспечивает более высокую точность и меньшую инерционность, обеспечивая отслеживание достаточно быстрых изменений сигнала, вызванных многолучевыми замираниями.

Основным критерием, по которому оценивается уровень мощности, является отношение сигнал/шум (S/N), измеряемое в замкнутой петле БС-МС-БС на базовой станции по тестовому сигналу. Базовая станция оценивает уровень сигнала в канале DPCHH на выходе RAKE приемника. Одновременно базовая станция оценивает общий уровень помех на заданной частоте и генерирует оценку отношения сигнал-помеха (SIR - Signal Interference Ratio). После этого формируется ТРС (Transmit Power Control) команда в соответствии со следующим правилом: если (S/N)j > (SIR)o, то команда ДТРС = -I (мощность уменьшить) если (S/N)j < (SIR)o, то команда АТРС = +1 (мощность увеличить).

Регулировка мощности осуществляется с шагом ДТРС=0,25-1,5 дБ. Размер шага является переменным, что необходимо при работе в различных режимах работы.

В случае мягкого хэндовера применяется следующая процедура управления мощностью. На базовой станции оценивается качество канала по принимаемому сигналу. В случае, если значение входного сигнала ниже заданного порога, то передается команда на увеличение мощности. Мобильная станция сравнивает команды Атрс, принимаемые от различных базовых станций, и увеличивает свою мощность только в том случае, если все команды указывают на необходимость увеличения мощности, т.е. принимаемые уровни от всех БС на приемнике ниже заданного порога. Если хотя бы одна из команд указывает на необходимость снижения мощности, то мобильная станция будет по-прежнему уменьшать мощность передатчика. В случае же, когда одновременно приняты несколько команд на снижение мощности от разных базовых станций, то мгновенно увеличивается шаг управления мощностью, что обеспечивает ее еще более быстрое снижение.

Разомкнутая схема управления позволяет лишь грубо отрабатывать изменения уровня сигнала от мобильной станции на входе приемника базовой станции. Ее основная задача -обеспечение одинаковых уровней приходящей мощности от отдельных мобильных станций.

Внешняя петля регулирования основана на косвенной оценке отношения сигнал-помеха SIR, которая определяется расчетным путем. Такая оценка качества вычисляется независимо для каждого соединения. Кроме того, внешняя петля регулирования может перераспределять мощность между различными каналами, например, между DPDCH и DPCCH в линии «вверх».

Предполагается, что линия «вниз» менее подвержена искажениям из-за системных помех и многолучевых замираний сигнала, поскольку на базовой станции всегда имеется энергетический запас.

Кроме поддержания качества канала линии «вниз» функции регулирования мощности придается другое значение - выравнивание нагрузки от разных сот системы. Чем больше сота загружена, тем меньшую мощность излучает базовая станция и тем больше сокращается радиус соты, а, следовательно, тем меньшую помеху создают абоненты в соседних сотах.

Рассмотрим процесс регулирования мощности в обратном канале. Каждый абонентский терминал непрерывно передает информацию об уровне ошибок в принимаемом сигнале. На основании этой информации базовая станция распределяет излучаемую мощность между абонентами таким образом, чтобы в каждом случае обеспечивалось приемлемое качество речи. Абоненты, на пути к которым радиосигнал испытывает большее затухание, получают возможность излучать сигнал большей мощности. Основная цель регулировки мощности в обратном канале - оптимизация площади соты.

Предлагаемые алгоритмы обеспечивают работу мобильной станции при минимально возможном уровне мощности, который достаточен для сохранения качества. В случае, когда один абонент использует одновременно режим реального и нереального времени, то замкнутая схема регулирования применяется в обоих режимах.