 |
Стандарты AMPS,CDMA,GSM в целях реализации системы определения местоположения.
|
|
|
|
Место определения с использованием глобальных спутниковых навигационных систем (СНС)
Для глобального покрытия земной поверхности необходимо 24 спутника, которые вращаются на 6 орбитах. Высота орбит составляет около 20 тысяч км и угол наклона и 55 градусов и сдвинуты на 60 градусов по долготе.
Параметры навигационных сигналов
Передающая аппаратура космического аппарата излучает синусный сигнал на двух несущих частотах: L1=1575.42 МГц; L2 = 1227,6 МГц
Сигналы моделируются псевдослучайными цифровыми последовательностями (фазовая манипуляция)
L1 моделируется двумя видами кодов: первый код – С/А (открытие доступа), второй – Р-код (санкционирование доступа); L2 только Р-кодом
Несущие частоты дополнительно кодируются навигационными сообщениями, в которых содержатся данные об орбитах космических аппаратов, информация о параметрах атмосферы, поправки системы времени. Набор параметров орбиты космического аппарата называется эфемерида.
Для успешного позиционирования подвижных объектов необходимо в сост. иметь наземную станцию слежения, которая координирует работу космического аппарата.
*Приёмник ничего не передаёт, а только принимает сигнал с космического аппарата. Т.о. есть подвижный объект с GPS-приёмником
Код свободного доступа С/А имеет дискретность (частоты следования импульсов) чуть больше 1 МГц и период повторения 0,001 с Данный режим работы является стандартным.
Защищённый код – Р(Protected), характеризуется частотой 10,23 МГц и периодом повторения 7 суток. Данный режим – точного место определения (PPS)
Режим работы аппаратуры спутниковой навигационный системы (СНС)
После захвата сигнала спутников, аппаратура приёмника переводится в режим слежения, т.е. поддерживается синхронизация между принимаемым и опорным сигналами. Для послед. результаты достаточно трёх спутников в зоне видимости.
|
|
|
Синхронизация между принимаемым и опорным сигналами происходит по:
С/А – коду (одночастотный кодовый приёмник)
Р-коду (двухчастотный кодовый приёмник)
С/А – коду и фазе несущего сигнала (одночастотный фазовый приёмник)
Р-коду и фазе несущего сигнала (двухчастотный фазовый приёмник)
Метод определения местоположения в СНС
В GPS-приёмнике принимаемый сигнал декодируется и выделяются кодовые последовательности (С/А или С/А и Р кодов), а также служебная информация, т.е. информация о состоянии спутника, эфемеридах и т.д.
Полученный код сравнивается с аналогичным кодом, который генерирует сам GPS- приёмник, что позволяет определить задержку распространения сигнала от спутника и т.о. вычислить псевдодальность до каждого из космических аппаратов.
Источники ошибок при работе аппаратуры СНС
Неточное определение времени (ошибка около 0,6 м)
Ошибка вычисления орбит (появляется вследствие неточностей прогноза и расчёта эфемерид, выполненных в аппаратуре приёмника)
Инструментальная ошибка приёмника (наличие шумов в электронном тракте приёмника)
Вторичное отражение от крупных объектов
Ионосферные задержки сигнала (корректируются путём использования двухчастотных измерителей, по несущим частотам выполняется аналогичный расчёт.)
Тропосферные задержки сигнала (8-13 км, обусловлены метеоусловиями – влажность воздуха, температура по Цельсию и т.д.)
Дифференциальный режим GPS
Суть данного метода заключается в том, что для определения местоположения используются два приёмника, один из которых находится на определённом объекте, другой в базовой точке с известными координатами, т.е. определение не абсолютной координаты, а относительно базового приёмника. Т.о. снижается вероятность возникновения ошибок (см. выше) и точность вплоть до сантиметра
|
|
|
Стандарт GSM – предусматривает работу двух передатчиков и двух диапазонных частот.
890-915 МГц – для передачи сообщения с подвижной станции на базовую
935-960 – с базовой на мобильный
При переключении каналов во время сеанса связи разность между этими частотами постоянна и равна 45 МГц.
Разнос частот между соседними каналами – 200 КГц
Таким образом в отведенный для приема-передачи полосе частот шириной 25 МГц размещается 124 канала связи. В стандарте GSM используется многостанционный доступ с временным разделением, что позволяет на одной несущей частот разместить 8 речевых каналов одновременно. Полоса пропускания речи – 13КБис/с. Речепреобразующее устрайство использует речевой кодак.
AMPS (Advanced Mobile Phone Service — усовершенствованная подвижная телефонная служба) — аналоговый стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 825 до 890 МГц, разработанный для Северной Америки, затем распространившийся и в других странах.
Система сотовой подвижной связи стандарта AMPS была впервые введена в эксплуатацию в США в 1979г. Система работает в диапазоне 825-890 МГц и имеет 666 дуплексных каналов при ширине полосы частот каждого канала 30 кГц. Мощность передатчика базовой станции составляет 45 Вт, автомобильной подвижной станции - 12 Вт, переносного аппарата - 1 Вт. В стандарте использован ряд оригинальных технических решений, направленных на обеспечение качественной связи при минимальной стоимости оборудования. На основе этого стандарта в дальнейшем были разработаны две его модификации: аналоговая N-AMPS и цифровая D-AMPS, Оба эти варианта были созданы, в первую очередь, для размещения в выделенной полосе частот большего числа разговорных каналов. В N-AMPS это достигается использованием более узких полос частот каналов, а в D-AMPS - использованием временного разделения каналов. В системе сотовой связи стaндаpтa AMPS применяются базовые станции с антеннами, имеющими ширину диаграммы направленности 120°, которые устанавливаются в углах ячеек. Базовые станции подключены к центрам коммутации с номощью проводных линий, по которым передаются речевые сигналы и служебная информация. Длина управляющего сообщения, передаваемого абоненту, составляет 463 бита.
|
|
|
В системе используется принцип разнесенного приема сообщений, поэтому базовые станции содержат по две антенны и соответствующие полосовые фильтры. Приемник - двухканальный, с двойным преобразованием частоты в каждом канале. Блок контроля выполняет функции диагностики состояния станции.Для принятия решения о переключении каналов в системе осуществляется периодический контроль качества каждого из них путем измерения интенсивности принимаемого сигнала (напряженности поля) с помощью специального приемника. Информация об уровне сигнала в контролируемом канале передается в центр коммутации подвижной связи, где производится сравнение принятой информации с аналогичными данными соседних базовых станций и, в случае необходимости, принимается решение о переключении абонента на другую базовую станцию. Подвижная станция состоит из трех блоков: приемопередатчика с синтезатором частоты на 666 каналов, блока управления, состоящего из клавиатуры и панели индикации, и логического блока.
Аппаратура центра коммутации подвижной связи и аппаратура базовых станций состоит из блоков типовых конструкций. Аппаратура базовой станции представляет собой комплект приемопередающей аппаратуры, процессоров, блоков управления и контроля. Примером такой аппаратуры может служить универсальная базовая радиостанция RBS 884 Compact, предназначенная для сотовых систем стандартов AMPS, D-AMPS и D-AMPS 1900. Она создана для работы в закрытых помещениях и на открытом воздухе. В густо населенных районах эта аппаратура может монтироваться на крышах домов, так как она защищена герметичным кожухом, устойчивым к воздействию окружающей среды, имеет небольшие габариты (1250х920х510 мм) и вес (190кг).
Количество приемопередающих каналов каждой станции равно 10 при выходной мощности каждого 10 Вт. Станция проста в монтаже, а ввод в эксплуатацию, управление, контроль и конфигурирование по частоте осуществляются дистанционно из центра управления. Все компоненты RBS 884 Compact имеют высокую надежность и высокую степень функциональной развязки, что сводит к минимуму риск выхода базовой станции из строя при повреждении одного из ее устройств.
|
|
|
CDMA (англ. Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением) — технология мобильной связи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию.
Если GSM стандарт, захыватывющий весь спектор частот, то CDMA занимает какую то полочу частот, а не весь спектр, скорость предачи при этом намного ниже, но качество намного лучше, помех практически нет.
Принцип работы
Каналы трафика при таком способе разделения среды создаются посредством применения широкополосного кодо-модулированного радиосигнала — шумоподобного сигнала, передаваемого в общий для других аналогичных передатчиков канал, в едином широком частотном диапазоне. В результате работы нескольких передатчиков эфир в данном частотном диапазоне становится ещё более шумоподобным. Каждый передатчик модулирует сигнал с применением присвоеного в данный момент каждому пользователю отдельного числового кода, приёмник настроенный на аналогичный код, может вычленять из общей какофонии радиосигналов ту часть сигнала, которая предназначена данному приёмнику. В явном виде отсутствует временное или частотное разделение каналов, каждый абонент постоянно использует всю ширину канала, передавая сигнал в общий частотный диапазон, и принимая сигнал из общего частотного диапазона. При этом широкополосные каналы приёма и передачи находятся на разных частотных диапазонах и не мешают друг другу. Полоса частот одного канала очень широка, вещание абонентов накладывается друг на друга, но, поскольку их коды модуляции сигнала отличаются, они могут быть дифференцированы аппаратно-программными средствами приёмника.
|
|
|
