Fisher Telekommunikasjonstjenester.

Fisher Telekommunikasjonstjenester.

& Raquo; Stemmekanaler.

Time Division Multiple Access TDMA.

Med TDMA jobber vi i tidsdomenet i stedet for frekvensdomenet til FDMA. Hver bruker er tildelt et tidsluke i stedet for et frekvenssegment, og i brukerens tur er fullfrekvensbandbredden tilgjengelig i lopet av brukerens tildelte tidsluke.

La oss si at det er n brukere og sa er det n tidsluker. I tilfelle av FDMA hadde vi n frekvenssegmenter og n radioperatorer, ett for hvert segment. For TDMA.

Figur 18.7 En konseptuell tegning av FDMA.

Figur 18.8 En typisk TDMA-ramme.

Figur 18.8 En typisk TDMA-ramme.

i tilfelle er det bare nodvendig med en transportor. Hver bruker far tilgang til transportoren for 1 / n av tiden, og det er generelt en bestilt sekvens av tidsluke svinger. En TDMA-ramme kan defineres som sykling gjennom n brukers svinger bare en gang.

En typisk TDMA-ramme er illustrert i figur 18.8. Man ma innse at TDMA bare er praktisk med et digitalt system som PCM eller noen av de som er omtalt i avsnitt 18.5.2. Som vi sa i avsnitt 9.3.5.2, er TDMA et butikk- og brastsystem.

Innkommende brukertrafikk lagres i minnet, og nar den brukerens sving kommer opp, overfores den akkumulerte trafikken i en digital utbrudd.

Anta at det er 10 brukere. La hver brukers bithastighet v re R, da en bruker burst ma v re minst 10R. Selvfolgelig vil utbruddet v re storre enn 10R for a imotekomme en viss mengde overheadbiter som vist i figur 18.8.

Vi definerer nedlink som utgaende, basestasjon til mobilstasjon (er), og definerer uplink som mobilstasjon til basestasjon. Typiske rammeperioder er:

Nordamerikanske IS-54 40 msek for seks tidsluker European GSM 4.615 msek for atte tidsluker.

Et problem med TDMA, ofte ikke verdsatt av mange, er forsinkelse. Spesielt er dette forsinkelsen pa uplinken. Vurder figur 18.9, der vi oppretter et scenario. En basestasjon mottar mobile tidsluker i et sirkul rt monster, og radiusen for ansvarskretsen for basestasjonen er 10 km. La hastigheten til en radiobolge v re 3 x 108 m / sek. Tiden for bolgen a krysse 1 km er 1000 m / (3 x 108) eller 3,333 ^ sek. I uplink-rammen har vi en mobilstasjon rett pa toppen av basestasjonen med stort sett ingen forsinkelse og en annen mobil rett ved 10 km med 10 x 3,33 ^ sek eller 33,3 ^ sek forsinkelse. Et GSM-tidsluke er ca 576 ^ sek i varighet. Terminalen pa 10 km-omradet vil ha sin tidsluke som ankommer 33,3 ^ sek sent i forhold til terminalen uten forsinkelse. En GSM-bitperiode er ca. 3,69 ^ sek, slik at sen ankomst minimerer ca. 10 biter, og med mindre noe er gjort, vil den siste brikken overlappe neste bremse (Refs. 2 og 11).

Figur 18.9 Et TDMA forsinkelsesscenario.

1 tidsluke = 156,25 bit durasjoner.

Krypterte biter Oppl ringssekvens 58 26.

Krypterte biter 58.

Vaktperiode 8.25.

Frekvenskorreksjon Burst.

Vaktperiode 8.25.

Krypterte synkroniseringsbiter Utvidet treningssekvens 39 64.

Krypterte synkroniseringsbiter 39.

Vaktperiode 8.25.

Figur 18.10 GSM ramme og briste strukturer. (Fra Figur 8.7, Ref. 2. Reprintet med tillatelse.)

Figur 18.10 GSM ramme og briste strukturer. (Fra Figur 8.7, Ref. 2. Reprintet med tillatelse.)

Se na Figur 18.10, som illustrerer GSM-bristestrukturer. Legg merke til at tilgangsbrytelsen har en vaktperiode pa 68,25 bits varighet eller en slop pa 3,69 x 68,25 ^ sek, som godt imotekomme den senere ankomsten av den 10 km lange mobilterminalen pa bare 33,3 ^ sek.

For a gi den samme lange vaktperioden i de andre utbruddene er det spild av verdifullt «spektrum.» 6 GSM-systemet overvinter dette problemet ved a benytte adaptiv rammejustering. Nar basestasjonen registrerer en 41-bits tilfeldig synkroniseringssekvens med en lang beskyttelsesperiode, maler den mottatt signalforsinkelse i forhold til det forventede signalet fra en mobilstasjon med null rekkevidde. Denne forsinkelsen, kalt tidsforlopet, overfores til mobilstasjonen ved hjelp av et 6-biters nummer. Som et resultat forflytter mobilstasjonen sin tidsbase over omradet 0-63 biter (dvs. i enheter pa 3,69 ^ sek). Ved denne prosessen kommer TDMA-utbruddene til basestasjonen i deres korrekte tidsluker og overlapper ikke med tilstotende enheter. Som et resultat kan vaktperioden i alle andre utbrudd reduseres til 8,25 x 3,69 ^ sek eller ca. 30,46 ^ sek, tilsvarende kun 8,25 bits. Under normal drift overvaker basestasjonen kontinuerlig signalforsinkelsen fra mobilstasjonen og instruerer dermed mobilstasjonen til a oppdatere sin tidsforskyvningsparameter. I meget store trafikkceller er det et alternativ a aktivt utnytte hver andre tidsluke bare for a takle storre forplantningsforsinkelser. Dette er spektralt ineffektivt, men i store, lavtrafiske landlige celler, tillatt (fra ref. 2).

18.6.3.1 Kommentarer til TDMA Effektivitet. Multikanal FDMA kan operere med en basestasjonseffektforsterker for hver kanal, eller med en felles bredbandsforsterker for alle kanaler. Med sistnevnte etablerer vi en typisk generator for intermodulasjonsprodukter (IM), da disse b rerne blander seg i en forholdsvis ikke-line r felles effektforsterker. For a redusere nivaet pa IM-produkter, akkurat som i satellittkommunikasjon som er omtalt i kapittel 9, er det nodvendig med backoff pa stromforsterkeren. Denne backoff kan v re i storrelsesorden 3-6 dB.

6Vi er likestillende bithastighet eller bithastigheter til bandbredde. Man kan anta 1 bit / Hz som et forsteprisestimat.

Med TDMA (nedlink) er det bare en b rer tilstede pa effektforsterkeren, og fjerner dermed de fleste arsakene til IM-stoygenerering. Dermed med TDMA kan effektforsterkeren drives til full metning, en klar fordel. FDMA krevde noe beskyttelsesband mellom frekvenssegmenter; Det er ingen guardbands med TDMA. Som vi sa tidligere, er det imidlertid nodvendig med en vakt tid mellom uplink tidsluker for a imotekomme folgende situasjoner:

� Timing unoyaktigheter pa grunn av urinstabilitet.

� Forsinket spredning pa grunn av forplantning7.

� Overforingsforsinkelse pa grunn av forplantningsavstand (Seksjon 18.6.3)

� Haler av pulserende signaler pa grunn av forbigaende respons.

Jo lenger vakttider blir utvidet, jo mer ineffektivt blir et TDMA-system.

18.6.3.2 Fordeler med TDMA. Innforingen av TDMA resulterer i et mye forbedret transmisjonssystem og redusert kostnad sammenlignet med en FDMA-motpart. Forutsatt en 25 MHz bandbredde, kan opptil 23,6 ganger kapasitet oppnas med nordamerikansk TDMA sammenlignet med FDMA, typisk AMPS (se ref. 2, tabell II).

En mobilstasjon kan bytte systemkontrollsignaler med basestasjonen uten avbrudd av tale- eller dataoverforing. Dette letter innforingen av nye nettverk og brukertjenester. Mobilstasjonen kan ogsa sjekke signalnivaet fra n rliggende celler ved kort tid a bytte til et nytt tidsluke og radiokanal. Dette gjor at mobilstasjonen kan bista med overleveringsoperasjoner og dermed forbedre kontinuiteten i tjenesten som svar pa bevegelses- eller signalfadingforhold. Tilgjengeligheten av signalstyrkeinformasjon pa bade basis- og mobilstasjonene, sammen med egnede algoritmer i stasjonskontrollene, tillater videre spektrumeffektivitet ved bruk av dynamisk kanaloppgave og stromstyring.

Kostnaden for basestasjoner som bruker TDMA kan reduseres dersom radioutstyr deles av flere trafikkanaler. Et redusert antall transceivere forer til en reduksjon av multiplexerkompleksiteten. Utenfor de store storbyomradene kan den nodvendige trafikkapasiteten til en basestasjon i mange tilfeller betjenes av en eller to transceivere. Besparelsen i antall transceivere resulterer i en betydelig redusert total kostnad.

En ytterligere fordel med TDMA er okt systemfleksibilitet. Ulike stemme- og nonvoice-tjenester kan tildeles en rekke tidsluker som passer til tjenesten. For eksempel, da mer effektive talekodekser blir perfeksjonert, kan okt kapasitet oppnas ved tildeling av et redusert antall tidspor for taletrafikk. TDMA muliggjor ogsa innforing av digitale data- og signaltjenester, samt mulige senere innforing av slike ytterligere kapasitetsforbedringer som digital taleinterpolering (DSI).