عناصر یک سیستم مخابراتی:
هر سیستم مخابراتی سه بخش اساسی دارد : فرستنده , کانال ارسال و گیرنده . هر قسمت نقش خاصی را در انتقال سیگنال بصورت زیر ایفا می کند :
“فرستنده " سیگنال ورودی را به جریان می اندازد تا سیگنال ارسالی مناسبی با مشخصات خط ارسال تولید کند . تولید سیگنال برای ارسال تقریبأ همواره " مدولاسیون " را در بردارد و ممکن است شامل " کد گذاری " نیز باشد.
“کانال ارسال " وسیله ای الکتریکی است که پلی میان مبدأ و مقصد بوجود می آورد .این پل ممکن است یک جفت سیم , یک کابل هم محور یا یک موج رادیویی یا پرتولیزری باشد . هر کانالی مقداری تلفات انتقال یا "تضعیف" دارد . بنابراین قدرت سیگنال با افزوده شدن فاصله کاهش می یابد.
“گیرنده " روی سیگنال خروجی از کانال ارسال عمل می کند تا آنرا در مقصد به مبدل برساند . عملیات گیرنده شامل "تقویت " جهت جبران تلفات انتقال و "دی مدولاسیون " و "دی کدینگ" برای معکوس کردن پردازش _ سیگنالی انجام شده در فرستنده می باشد .
تاثیرات مزاحم مختلفی در مسیر ارسال سیگنالی انباشته می شوند . تضعیف بدین جهت مزاحم است که "قدرت" سیگنال در گیرنده را کاهش می دهد. بهرحال مسائل مهمتر عبارتند از : اعوجاج , تداخل و نویز که بصورت تغییر شکل سیگنال ظاهر می شود . اگر چه ممکن است که این مزاحم ها در هر نقطه ای بروز کنند , روش استاندارد آنست که آنها را در خط بطور کامل از بین ببریم تا فرستنده و گیرنده ایده آل باشد. )شکل این روش را نشان می دهد .(
اعوجاج تغییر شکل موج است که بخاطر پاسخ ناقص سیستم به سیگنال مورد نظر بوجود می آید . اعوجاج هنگام قطع سیگنال ناپدید میشود در حالی که نویز و تداخل چنین نیست . اگر کانال یک پاسخ خطی اما اعوجاجی داشته باشد , در این موقع می توان اعوجاج را تصحیح نمود یا حداقل به کمک فیلتر های مخصوص بنام " اکوآلایزرها " آنرا کاهش داد .
تداخل به معنی تاثیر ناخواسته ی سیگنالهای بیگانه از منابع انسانی , فرستنده های دیگر , خطوط نیرو و دستگاهها , مدارهای سوئچینگ و غیره می باشد . تداخل غالبأ در سیستم های رادیویی که آنتن های گیرنده اش معمولأ در یک زمان چندین سیگنال را متوقف می کنند بروز می کند . اگر سیم های انتقال یا ترتیب مدارها در گیرنده سیگنالهای تشعشع شده از منابع نزدیک را بگیرد , تداخل فرکانس رادیویی ( RFI ) هم در سیستم های خطی ظاهر می شود . فیلتر کردن مناسب , در از بین بردن سیگنالهای تداخلی در فرکانسهای غیر از فرکانس سیگنال مورد نظر موثر می باشد .
نویز به سیگنال های الکتریکی تصادفی و غیر قابل پیش بینی اطلاق می شود که توسط فرایندهای طبیعی چه در داخل سیستم و چه در خارج آن تولید می شود . هنگامی که چنین متغیر های تصادفی روی یک سیگنال حاوی اطلاعات تحمیل می شود ممکن است که قسمتی از پیام مختل شود یا اینکه پیام از بین برود . فیلتر کردن نویز مزاحم را از بین می برد . اما مقداری نویز بصورت اجتناب ناپذیر باقی می ماند که نمی توان آنرا از بین برد.
این نویز یکی از محدودیت های اساسی سیستم را تشکیل می دهد .
سیستم “دوپلکس کامل " ( FDX ) کانالی دارد که انتقال همزمان در هر دو جهت را امکان پذیر می سازد . سیستم " نیم دوپلکس " ( HDX ) انتقال را امکان پذیز می سازد اما نه همزمان
-زطش(( سیستم مخابراتی: امور مشترکین: MDF: PCM و دیتا ))
سالن دستگاه:
1ـ تشریح ساختار سیستم سوئیچ دیجیتالی
2ـ زیر سیستم کاربردی سیستم مخابراتی: هدف یک سیستم مخابراتی انتقال خبر از نقطه ای به نقطه دیگر است یا به عبارتی دیگر یک سیستم مخابراتی بایستی پیام را به هر شکلی که در مبداء دارد در مقصد به صورت قابل قبولی بازسازی نماید. پیام ارسالی در مخابرات به دو صورت زیر می تواند باشد:
1ـ پیام آنالوگ: پیام آنالوگ کمیتی است فیزیکی که معمولاً به صورت پیوسته و نامحدود با گذشت زمان تغییر می کند.
2ـ پیام دیجیتال: پیام دیجیتال توالی منظم از نمادهائی است که در حوزه زمان بصورت گسسته و محدود تغییر می کند. یک سیستم مخابراتی را به صورت زیر می توان ترسیم کرد: فرستنده:
سیگنال ورودی را به جریان می اندازد تا سیگنال ارسالی مناسبی با مشخصات مطلوب تولید کند و شامل تقویت کننده, فیلتر, مدولاتور, منبع تغذیه و… می باشد.
گیرنده:
سیگنال دریافتی از محیط انتقال را اخذ نموده و سیگنال مناسب برای مبدل خروجی را به وجود می آورد و معمولاً شامل تقویت کننده, فیلتر, دمولاتور, دیکدر و.... می باشد. محیط انتقال: همانند پلی بین مبدا و مقصد عمل می کند و می تواند از جنس خلا, سیم هادی و ... باشد. اعوجاج: تغییر شکل سیگنال به خاطر پاسخ ناقص سیستم به سیگنال مورد نظر می باشد که هنگام قطع نمودن سیگنال ناپدید می شود. نویز: سیگنالهای الکتریکی تصادفی و غیرقابل پیش بینی است که توسط فرآیندهای طبیعی داخل یا خارج سیستم تولید می شود که با فیلتر کردن قسمتی از این نویز از بین می رود. مانند نویز خورشیدی , نویز حرارتی و یا نویز ناشی از منابع انسانی و...
تداخل:
تاثیر ناخواسته سیگنالهای بیگانه از منابع مختلف است که با فیلتر کردن می توان مقداری از آنرا کاهش داد و یا آنرا حذف نمود. سیگنال: ولتاژ و یا جریانی است که حاوی اطلاعات باشد. طیف: نمودار سیگنال در حوزه فرکانس را طیف گویند.
آنتن:
طول آنتن جهت ارسال هر پیام می بایست حدود 4/1 طول موج باشد لذا برای ارسال مکالمات یک فرد انسان آنتنی به طول حدود km 19 نیاز است که البته نامعقول است و باید بطریقی کاهش داده شود. امور مشترکین: در ابتدا که وارد مرکز علامه می شویم با قسمت امور مشترکین برخورد می کنیم. این قسمت وظایف زیر را بر عهده دارد:
1ـ ثبت نام تلفن 2ـ دایر کردن تلفن همگانی و استیجاری 3ـ تغییر نام تلفن , مکان و تعویض شماره تلفن 4ـ قطع و وصل (درخواست) 5ـ قطع و وصل (بدهی) 6ـ مزاحمت تلفنی (درخواست) 7ـ تلفن های بازداشتی (با دستور) 8ـ واگذاری تلفن های سهمیه دار 9ـ ارائه پرینت مکالمات تلفن 10ـ ارائه سیستم های ویژه تلفن 11ـ واگذاری و جمع آوری تلفن MDF: Main Distribation frame , سالن توزیع اصلی MDF واسطه ای بین مشترک و مرکز است. پاسخ گویی به شماره تلفن 17 جهت دریافت خرابی تلفن به صورت مکانیزه و اپراتوری در MDF صورت می گیرد. البته MDF به دو قسمت واگذاری و شبکه هوایی تقسیم می شود. پس از تشخیص نوع خرابی در MDF فرم اصلاح خرابی صادر شده و قسمت شبکه جهت تعیین موضع خرابی و رفع خرابی اقدام می نماید. کابل مشترک و کابل سوئیچ که از سالن دستگاه می آید در MDF توزیع شده است. کابل های سوئیچ در ترمینال های افقی و کابل مشترک در ترمینالهای عمودی توزیع شده است. در سالن MDF امکان تست خط از مرکز تا مشترک مقدور می باشد (پارگی سیم یا اتصال). امکان مسدود کردن خط به صورت دو طرفه (ایزوله کردن) توسط قطع کن پلاستیکی وجود دارد. ترمینال های عمودی در MDF دارای فیوزهای ولتاژ و جریان و تیغه اتصال فیوز برق گیر (ارت بار) می باشد که در مقابل جریان های ناخواسته و ولتاژ قوی تجهیزات سوئیچ را ایمن می نماید. تیغه اتصال زمین (ارت بار) نصب شده در ترمینال های عمودی به فریم نگهدارنده ترمینال وصل می باشد و فریم نگهدارنده توسط سیم ارت به ستون MDF و ستون MDF به کابل گراند مرکز که به رنگ زرد می باشد متصل می شود و کابل گراند نیز از طریق شینه گراند مرکز که به چاه ارت وصل می باشد با زمین اتصال داده می شود. جهت دسترسی به خط مشترک مشخصات فردی و خطی مشترک شامل نام مشترک, نشانی مشترک و مشخصات فنی مشترک در یک کارت وجود دارد که در MDF نگهداری می شود. راکهای سیستمهای PG (تک زوج) جهت برقراری ارتباط چند مشترک به طریق خط DSL (سر گروه ـ 6 گروه ـ 8 گروه ـ 12 و...) در MDF نصب شده است. PCM Pluse code Modulation و دیتا: این دو بخش در مرکز بصورت غیرفعال موجود می باشد. PCM وظیفه انتقال و ارتباط بین دو مرکز را برعهده دارد. برای خطوطی که دارای محدودیت می باشند با نصب دستگاه PCM یک زوج تبدیل به 4 زوج یا 8 زوج می شود, این امر موجب صرفه جویی در سیم کشی ها می شود. قسمت دیتا به مبحث اینترنت و ISP می پردازد. سالن دستگاه سالن دستگاه در این مرکز وظیفه ایجاد شماره برای مشترکین توسط کارت های ویژه را بر عهده دارد. این مرکز تعدادی مشترک با پیش شماره های یکسان را تحت پوشش دارد. وظایف سالن دستگاه به طور مختصر عبارتند از: واگذاری سرویس های ویژه سرویس دهی تلفن های سیار شهری توسعه سیستم مخابراتی ایجاد ارتباط بین دو مرکز ایجاد ارتباط بین دو مشترک مزاحم یابی محاسبه زمان و ضبط مکالمات قطع یک طرفه تلفن مشترک و... تشریح ساختار سیستم سوئیچ دیجیتال آشنایی با کلیات سیستم سیستم سوئیچ دیجیتال توسط شرکت طراحی و ساخته شده است.
این سیستم دارای سخت افزار و نرم افزار Modulor می باشد. هر جزء عملیاتی یا به عبارتی دیگر هر ماژول در مرکز مسئول انجام یک سری وظائف خاص می باشد و با اجزاء دیگر در صورت نیاز تبادل اطلاعات می کند. هر گاه مشکلی در یک جزء عملیاتی رخ دهد, آنگاه بخش نظارت و نگهداری مرکز (پرسنل یا نرم افزار) براحتی می تواند با توجه به وظائف مختل شده, منشا اختلال را شناسایی و آن قسمت را از سرویس خارج نماید تا اختلال آن قسمت اثر منفی روی اجزاء عملیاتی دیگر نگذارد. همچنین در زمانی که نیاز به توسعه مرکز باشد, ساختار ماژولار و مرکز سبب می شود که این توسعه براحتی , با افزودن ماژولهای مورد نیاز مرتبط با سیستم انجام پذیرد. نکته دیگر این است که طراحی این سیستم به شکلهای مختلف امکان پذیر است و به صورتهای مختلف این سیستم می تواند در شبکه بکار گرفته شود. کاربردهای مختلف سیستم در شبکه: LS- Local Switch در این ساختار مرکز می تواند به مشترکین تلفنی اعم از آنالوگ و دیجیتال سرویس دهد.
در این ساختار سیستم می تواند حداکثر به حدود 700000 مشترک با نسبت تمرکز 8 به 1 به اضافه 4000 ترانک و سرویس ترانک, با نسبت خط به ترانک به سرویس ترانک 16 به 7 به 1 سرویس دهد. TS- Toll Switch این نوع مرکز برای ایجاد ارتباط بین مراکز یک شهر با مراکز موجود در سایر شهرها و همچنین برای ایجاد ارتباط بین مراکز داخل یک شهر با مرکز بین الملل می تواند بکار رود. در حداکثر ظرفیت, این نوع مرکز می تواند به حدود 130000 ترانک با نسبت ترانک به سرویس ترانک 22 به 2 سرویس دهد. TLS - Toll AND Local Switch مرکزی است که هم به مشترکین دیجیتال و آنالوگ سرویس می دهد و هم به عنوان واسط ترانزیتی بین مراکز محلی و مراکز شهرهای دیگر عمل می نماید. SINGALLING TRANSFER POINT - STP هنگامی که از سیگینالینگی کانال مشترک شماره 7 (Common Channel Signalling Nomber 7) در شبکه برای تبادل سیگنالها بین مراکز استفاده می شود, در این صورت مرکز می تواند به عنوان واسطه سیگنالینگی بین نقاط ابتدائی و انتهایی سیگنالینگ عمل نماید.
MSC :
جهت برقراری ارتباط بین تلفن های سیار PHS مانند MSC است با این تفاوت که در سرعتهای پایین می توانند بکار روند مثلاً جهت عابرین پیاده. INTS ـ برای ایجاد ارتباط بین مراکز یک کشور با مراکز بین الملل کشورهای دیگر. علاوه بر موارد فوق الذکر, مراکز را می توان در مقیاسهای کوچک و یا به عنوان یک متمرکز کننده محض (OMC) استفاده کرد. این حالتها زمانی کاربرد دارد که تعداد محدودی از مشترکین در فاصله دور از مرکز مادر واقع باشند و از نظر اقتصادی نصب یک مرکز پرظرفیت و یا سیم کشی مستقیم بین مرکز مادر و این مشترکین مقرون به صرفه نباشد (Remote) . بخشی از مراحل سوئیچینگ در Rlu انجام می شود. Elu درخواست ها را به مرکز منتقل می کنند و خودش پردازش روی درخواست انجام نمی دهد. سرویس هائی که سیستم می تواند ارائه بدهد: سیستم سوئیچ دیجیتال به کمک رابطهای استانداردی که دارد میتواند به انواع تجهیزات مشترکین تلفنی و مراکز مختلف تلفنی سرویس دهد. انواع رابطهایی که می توانند به این سیستم وصل شود:
1ـ رابط مشترکین تلفنی آنالوگ به صورت یک زوج سیم 2ـ رابط مشترکین پی در پی PABX : یک خط با 10 شماره 3ـ رابط مشترکین دیجیتال از نوع BRI (Basic Rate Intertace): توسط دو کانال مکالمه و یک کانال سیگنالینگ بصورت مالتی پلکس بر روی یک زوج سیم تقسیم زمانی است. 4ـ رابط مشترکین دیجیتال از نوع (Primary Rate Intertace) PRI توسط 30 کانال مکالمه یک کانال سیگینالیگ مستقل با مرکز ارتباط می گیرند. 5ـ رابط PCM از نوع دو مگابیت بر ثانیه به سمت مراکز دیجیتال 6ـ رابط ترانکهای آنالوگ به سمت مراکز تلفنی آنالوگ 7ـ رابط فیبر نوری از نوع 8 مگابیت بر ثانیه ساختار سخت افزاری سیستم: سخت افزار سیستم سوئیچ دیجیتال از چهار زیر سیستم مجزا با عملکردهای مشخص تشکیل یافته است.
الف) زیر سیستم کاربردی Application Subsystem
ب) زیر سیستم سوئیچینگSwitching Subsystem
پ) زیر سیستم نگهداری و بهره برداری Operation And Maintenance Subystem
ت) زیر سیستم پردازشگرها Processor Subsystem سخت افزارهای سیستم در قالب کارتهای مدار چاپی قرار گرفته اند و معمولاً تعدادی از کارتها که در کنار هم وظایف خاصی را بر عهده دارند, تشکیل یک ماژول را می دهند و این ماژولها در کمدهای فلزی خاصی که از این به بعد آنها را فریم می نامیم قرار می گیرند.
بطور کلی در این سیستم چهار نوع فریم مختلف زیر را می توانیم داشته باشیم: 1
ـ فریم نوع Line and Trunk Frame LTF 2ـ فریم نوع Control Processor Frame CPF 3ـ فریم نوع Basie Frame BF 4ـ فریم نوع Switching Frame SWF زیر سیستم کاربردی: زیر سیستم کاربردی (Application Subystem) بخشی از سیستم است که از یک طرف با خارج از مرکز, مثل مشترکین تلفنی و مراکز دیگر ارتباط دارد و از طرف دیگر از طریق زیر سیستم سوئیچ با سایر زیر سیستمهای مرکز تبادل اطلاعات می نماید. این زیر سیستم از ماژولهای مختلف زیر تشکیل یافته است.
(a LM LINE MODULE (b LOC LOCAL CON TROLER (c TRUNK MODULE TM (d REMOTE LINE UNIT INTERFACE MODULE RLUIM (e DIGIITAL TRANSMISSION INTERFACE MODULE DTIM که در برگیرندهTMI , SVT , DTI می باشد. (f Signalling Handling Module SHM ماژولهای بند e,d,c,b,a معمولاً درون LTF قرار می گیرند و ماژول بند f درون BF یا CPF می توان تعبیه کرد. ماژولهای زیر سیستم کاربردی توسط رابطهای خاصی می توانند به اجزاء دیگر سیستم وصل شوند و با آنها تبادل اطلاعات نمایند. همچنین برای ایجاد ارتباط بین مدارات و کارتهای داخل یک ماژول نیز رابطهای ویژه ای را پیش بینی کرده اند.
تمامی این رابطها به صورت دو طرفه می باشند. به عبارتی هر کدام از رابطها از دو مسیر زیر تشکیل می شوند:
1ـ مسیر رفت به سمت شبکه سوئیچ یا اصطلاحاً مسیر UP 2ـ مسیر برگشت از سمت شبکه سوئیچ یا اصطلاحاً مسیر Down بطور کلی می توان رابطهای استفاده شده در زیر سیستم کاربردی را بصورت زیر دسته بندی نمود: الف) رابط از نوع PHW : این رابط با سرعت 32.768 مگابیت بر ثانیه تبادل اطلاعات می کند.
کانالهای موجود در یک PHW عبارتند از:
کانالهای از نوع B2,B1 : این کانالها برای تبادل اطلاعات صحبت و دیتای مکالمات جهت مشترکین دیجیتال و آنالوگ بکار می روند.
کانالهای از نوع C3,C2,C1: از این کانالها برای رد و بدل کردن پیامهای کنترلی بین کنترل کننده های مختلف و عناصر تابعه آنها و همچنین پاسخ فرمانهای صادر شده از طرف آنها استفاده می شود.
کانالهای نوع D : جهت تبادل پیامهای سیگنالینگی کانال نوع D بکار می آید.
ب) رابط نوع KHW: از این رابط برای ایجاد ارتباط دو طرفه بین کنترل کننده ها و کارتهای سوئیچ زمانی در شبکه سوئیچ استفاده می شود. این رابط, اطلاعات مختلف را به همراه بیتهای چک با سرعت 92/81 مگابیت بر ثانیه تبادل می نماید. در روی این رابط در جوار هر چهار بیت اطلاعات یک بیت به عنوان Check bit (که با فرمول خاصی ساخته می شود) قرار می گیرد و همراه اطلاعات ارسال می شود.
کانال نوع B: جهت تبادل اطلاعات صحبت و دیتا بکار می رود.
کانال نوع D: که برای تبادل پیامهای سیگنالینگی در نظر گرفته شده است.
کانال نوع M : به منظور ارسال پیامهای کنترلی و دریافت پاسخ آنها بکار می رود.
کانال نوع ST : جهت اعلام وضعیتها بکار می رود. در جوار کانالهای فوق از شیار زمانی دیگر برای ایجاد همزمانی بین طرفین این رابط استفاده شده است. ماژول مشترکین (Line Module (LM)) این ماژول به مشترکین مرکز سرویس می دهد. ماکزیمم تا 128 مشترک دیجیتال یا آنالوگ می توانند هر کدام توسط یک زوج سیم به این ماژول وصل گردند و از آن سرویس گیرند. علاوه بر این دو دسته مشترکین, این ماژول می تواند در برگیرنده کارتهائی نیز باشد که در زمان تست مورد نیاز واقع می شوند. این ماژول اطلاعات سیگنالینگ رسیده از طرف مشترکین را در قالب کانال D و همچنین اطلاعات صحبت و دیتای آنها را در قالب کانال B و اطلاعات کنترلی و پاسخ فرمانها را در قالب کانالهای C در کنار هم و بر روی یک شاهراه ارتباطی بنام PHW up در شیارهای زمانی مختص همان مشترکین (4 شیار زمانی به ازای هر مشترک) قرار می دهد و به سمت کنترل کننده محلی ماژولهای مشترکین (LOC)می فرستد.
این ماژول در فریم LTF قرار دارد و بصورت یک دراور ساخته شده است و براحتی در وقت نیاز می توان آنرا بیرون کشید و عملیات نگهداری مثل تعویض کارت را انجام داد. در این دراور کارتها در دو سمت چیده شده اند. در سمت راست کارتهای مشترکین در چهار ردیف (ROW) ردیفهای 0-3 کنار همدیگر چیده شده اند. در هر ردیف به تعداد 32 شیار Slot یا Column تعبیه شده است و در هر شیار یک کارت مشترک (Line Circuit (LC)) قرار می گیرد.
کارتهای مشترکین به انواع مختلف زیر تقسیم می شود :
1)کارت Analog line Circuit (ALC) : مخصوص مشترکین آنالوگ
2) کارت Digital Sobscriber line Circuitv (DSLC) : جهت مشترکین دیجیتال نوع Basic Rate ISDN این کارت می تواند دو کانال صحبت و دیتا را در اختیار مشترک قرار دهد.
3) کارت LC – Coin Box : وظیفه سرویس دهی به تلفنهای سکه ای را بر عهده دارد و از لحاظ اندازه دو برابر کارت مشترکین معمولی می باشد و دو شیار را در دراور اشغال می نماید. صدور زمان های جذب و یا دفع سکه برای تلفنهای سکه ای در هنگام برقراری ارتباط از جمله وظائف این کارت می باشد.
4ـ کارت LC-PBX : شماره تلفنهای پی در پی برای سرویس گرفتن از مرکز به این نوع کارت وصل می شوند.
5ـ کارت SPT-LC : از این کارت بمنظور انجام عملیات تست روی مشترکین استفاده می شود.
6ـ کارت LC -SPLC : این کارت به عنوان کارت یدکی در مرکز تعبیه می شود و زمانی که کارت مشترکی دچار اشکال و یا خرابی گردد موقتاً با اجرای فرمان خاصی می توان خط آن مشترک را به این کارت وصل کرد بدون اینکه نیازی به دستکاری و تغییر سیم بندی ها باشد. در سمت چپ دراور ماژول مشترکین دو عدد کارت در دو ردیف وجود دارد. در ردیف بالا کارت تغذیه تعبیه شده است, این کارت به کمک ولتاژ تغذیه دریافتی از باطری های مرکز (DC48) و توسط مبدلهای DC/DC موجود درونش ولتاژهای مورد نیاز کارتهای درون دراور ماژول مشترکین را تامین می کند. در ردیف دوم کارت کنترل کننده ماژول مشترکین (Line Module Controller (LMC)) قرار دارد.
وظایف کارت LMC:
این کارت از یک طرف با کارتهای LOC (Active/ Standby) توسط رابطهای PHW up/PHW Down و از طرف دیگر با کارتهای LC از طریق ماکزیمم تا 16 عدد رابط PCM up / Down در ارتباط می باشد. روی هر رابط اطلاعات صحبت و دیتا و سیگنالینگ و کنترلی مربوط به ماکزیمم 8 عدد مشترک قرار دارد. این بدان معناست که به ازای هر مشترک 4 شیار زمانی در روی رابط Line Group (LG) بین کارت LC و کارت LMC اختصاص یافته است. ویژگیهای ماژول مشترکین: ماژول مشترکین دارای انواع مختلفی می باشد. در زیر به بررسی نوع N -LM که در ایران به کار رفته است می پردازیم. این ماژول حداکثر به 128 مشترک می تواند سرویس دهد. برای هر مشترک یک کارت مستقل درنظر گرفته شده است. این ماژول از یک طرف با هر کدام از مشترکین توسط یک زوج سیم ارتباط دارد و از طرف دیگر با کنترل کننده ماژول مشترکین در ارتباط هست. ماژول مشترکین توسط یک رابط PHW به LOC وصل می شود. رابط PHW دارای 512 شیار زمانی (Channel) هست که به صورت (Pulse Code Madulaled) PCM بوده و از قانون ) A 32 کانال که 2 کانال آنرا همزمانی و... به کار می رود) جهت انجام عملیات کودینگ در آن استفاده گردیده است. وظایف Loc Local Controller این بخش از سیستم از یک طرف با ماکزیمم 30 عدد ماژول مشترکین توسط 30 عدد 30 , PHW UP عدد PHW Down به شبکه سوئیچ مرتبط می شود. همچنین این بخش به صورت Duplicated طراحی شده است. این بدان معناست که دو سیستم LOC شماره 1,0 با ساختار مشابه در جوار هم به صورت یکسان اطلاعات را از ماژولهای مشترکین و شبکه سوئیچ دریافت می کنند و پردازشهای یکسان روی آنها انجام می دهند و نتیجه یکسان تولید می نمایند . ولی موقع تحویل دادن نتیجه عملیات به قسمتهای دیگر فقط سیستمی وارد عمل می شود که در وضعیت Active باشد و سیستم دیگر که در وضعیت کاری Standby قرار دارد, همیشه آماده است که به محض از کار افتادن سیستم Active جایگزین آن گردد. LOC اطلاعات مشترکین مختلف (ماکزیمم تا 128=3840× 30) از روی 30 عدد PHW UP رسیده از طرف LM ها را تجزیه و شروع به بررسی آنها می نماید و درخواست مشترک برای برقراری تماس را از طریق KHW UP و شبکه سوئیچ را به پردازشگر مکالمات (Call Processor (CLP)) می فرستد. لذا LOC نمی تواند به همه مشترکین به صورت همزمان سرویس دهد, بنابراین نسبت تمرکزی برابر حدود 8 به 1 را بین تعداد مشترکین و امکانات سرویس دهی مرکز خواهیم داشت. همچنین LOC بر وضعیت کاری مدارات مختلف موجود در درون خود LMC,LOC ها و LC ها نظارت دارد و اگر مشکل سخت افزاری یا نرم افزاری را مشاهده کرد, بلافاصله پردازشگر نگهداری و بهره برداری مرکز (Opration and Maintenance Processor (OMP)) را در جریان این موضوع قرار می دهد.
ماژول ترانکهای آنالوگ : این ماژول به ترانکهای آنالوگ بین مرکز و مراکز آنالوگ سرویس می دهد. ماژولهای Rlu , Elu: این ماژولها به مشترکین تلفنی که دور از مرکز مادر (Host) قرار دارند و تابع مرکز مادر هستند سرویس می دهند.(جهت صرفه جویی در مصرف سیم)
ماژول ترانکهای دیجیتال DTIM : ماژول ترانکهای دیجیتال وظیفه سرویس دهی به : مولدهای تن Tone Genertor پیامهای ضبط شده تلفنی Announcement Trunk دریافت کننده های سگینالهای چند فرکانسی Multifreguensy Reciever ارسال کننده های سگینالهای چند فرکانسی Multifreguency Sender و کانالهای ترانک دیجیتال رابط بین مراکز و همچنین مدارات تست ترانکها را بر عهده دارد. این ماژول در درون دراوری مشابه دراور ماژول مشترکین تعبیه شده است.
در این دراور کارتهای این ماژول در دو سمت و در چهار ردیف چیده شده اند. در سمت راست این دراور کارتهای (Digital Transmission lnterface (DTI)) به همراه کارتهای دیگر مثل مالتی پلکسر ها در چهار ردیف قرار گرفته اند. هر کارت DTI توسط یک رابط از نوع BHW به مدارات Multipelexer/Demultiplexer وصل می باشد. مدارات Mux/Demux از یک سو توسط 4 عدد رابط BHW up/Down, با 4 عدد کارت DTI ارتباط دارند و از طرف دیگر بکمک یک رابط KHW up/Down با مدارات درون کنترل کننده ماژولهای ترانک دیجیتال DTIC در ارتباط می باشند. مدارات Mux/Demux اطلاعات موجود در 4 عدد BHW up را از طرف کارتهای DTI دریافت کرده و سپس این اطلاعات را در قالب PHW up کنار هم می چیند و به سمت DTIC می فرستد همچنین در جهت عکس, اطلاعات رسیده از طرف DTIC که روی PHW Down قرار دارد, را تجزیه به چهار گروه نموده و هر گروه را روی رابط BHW Down مربوطه قرار داده و به سمت کارت DTI می فرستند. ماژول دسترسی به سیگنالینگ شماره 7 ماژول (signalling Handling Module) SHM در زیر سیستم کاربردی (Applicotion Subsystem) قرار دارد و وظیفه سرویس دهی به سیگنالینگ شماره 7 را بر عهده دارد. درخواستهای سیگنالینگی رسیده از طرف مرکز مقابل مستقیماً از روی کانالهای KHW Down رابط بین شبکه سوئیچ و ماژول SHM استخراج شده و توسط کارتهای CCSC درون این ماژول عملیات Lvel 2 سیستم سیگنالینگ شماره 7 روی آنها انجام می گیرد. ماژول سیگنالینگ شماره 7 مشابه ماژول ترانکهای دیجیتال از طریق Mux/Demux به مدارات DTIC وصل می شود. یک ماژول سیگنالیگ شماره 7 یا SHM می تواند در برگیرنده ماکزیمم تا 8 کارت CCSC باشد. در این حالت می تواند تا حداکثر به 32 عدد لینک سیگنالینگی مختلف سرویس دهد.
کنترل کننده ترانکهای دیجیتال DTIC : ماژول کنترل کننده ترانکهای دیجیتال DTIC وظیفه ایجاد ارتباط دوطرفه را بین کارتهای : مولد تن های مرکز (Tone Generator (TNG)) مولدهای پیامهای ضبط شده Announcement دریافت کننده های چند فرکانسی Multi Frequency Recever ارسال کننده های چند فرکانسی Multi Frequency Sender دریافت کننده های پالسهای دهدهی Dial Pulse Recever ارسال کننده های پالسهای دهدهی Dial Pulse Sender کنترل کننده سیگنالینگ شماره Common Channel Signalling Controller 7 کارتهای تست ترانکها کارتهای دیجیتال ترانک رابط بین دو مرکز و کارتهای دیجیتال ترانک سرویس دهنده به مشترکین دیجیتال از نوع Primary Rate Interface از طریق مدارات Mux/Denux (از یک طرف) و شبکه سوئیچ دیجیتال )از طرف دیگر) برعهده دارد.
(( مدولاسیون ))
در انواع وسیعی از سیستم های مهندسی مفهومی بنام مدولاسیون نقشی محوری ایفا می نماید. در حالت کلی ، یک سیستم مدولاسیون سیستمی است که در آن سیگنالی جهت کنترل پارامتری از سیگنالی دیگر بکار گرفته می شود .
از میان کاربردهای مدولاسیون دامنه ، بکار گیری آن در سیستم های مخابراتی از اهمیت خاصی برخوردار است . بطور معمول برای هر یک از انواع کانالهای مخابراتی محدوده ای از فرکانس وجود دارد که برای ارسال سیگنال مناسبترین محدوده بشمار می رود . به عنوان مثال ، جو به سرعت سیگنالهای واقع در محدوده فرکانسی صوتی ( 10Hz تا 20Hz ) را تضعیف می کند، در حالیکه سیگنالهای واقع در محدوده فرکانسهای بالاتر را تا فواصل زیادی منتسر می کند.
بدین لحاظ ،ارسال سیگنالهای صوتی مانند صحبت و یا موسیقی از طریق کانالهایی که از انتشار در جو زمین استفاده می کنند ، به کمک یک سیستم مدولاسیون که سیگنال مورد نظر را بر یک سیگنال حامل فرکانس بالا سوار می کند ، صورت می گیرد . یکی از سیستم های مدولاسیون معمول برای این منظور " مدولاسیون دامنه سینوسی" است که در آن سیگنال حاوی اطلاعات ، مثلأ صحبت و یا موسیقی ، به منظور ایجاد تغییر در دامنه یک سیگنال حامل سینوسی که فرکانس آن در محدوده مناسب قرار دارد ، بکار می رود .
با بکار گیری سیستم های مدولاسیون ، ارسال همزمان بیش از یک سیگنال با طیفهای رویهم افتاده نیز از طریق یک کانال مشترک امکان پذیر است ، به این عمل مولتی پلکس کردن گفته می شود.
کاربرد دیگری از اصول مدولاسیون دامنه در فرایندی است که طی آن قطاری از پالسهای مستطیلی با فواصل و اندازه های مساوی در سیگنال حاوی اطلاعات ضرب می شود ، به این فرایند مدولاسیون دامنه پالس گفته می شود . این روش مدولاسیون ، علاوه بر اینکه خود دارای اهمیت زیادی در سیستم مخابراتی است ، ارتباط نزدیکی نیز با مفهوم نمونه برداری دارد. بر اساس این مفهوم تحت شرایطی خاص یک سیگنال می تواند توسط آن که با فواصل زمانی مساوی از یکدیگر قرار دارند معرفی شود.
کاربرد عمده مدولاسیون دامنه در سیستم های پیوسته در زمان و در تبدیل سیگنالهای پیوسته در زمان به سیگنالهای گسسته در زمان است . انواع مهم دیگری از مدولاسیون نیز وجود دارد؛ مثلأ مدولاسیون فرکانس و یا فاز سینوسی ، که در آن سیگنال حاوی اطلاعات برای تغییر فرکانس و یا فاز یک حامل سینوسی حول یک فرکانس مرکزی به کار گرفته می شود
معرفی مخابرات سلولی
درمخابرات سلولی منطقه مورد نظر ( به عنوان مثال یک شهر بزرگ ) به چندین منطقه کوچکتر تقسیم میشود که به هر یک از آنها یک سلول گفته میشود. در هر یک از سلولها یک ایستگاه فرستنده/گیرندهی پایه (BTS) قرار داده میشود که وظیفه برقراری ارتباط تنها با کاربران آن منطقه را برعهده دارد. همچنین ارتباط میان ایستگاه موبایل و ایستگاه پایه در محیط سلولی به ندرت به شکل دید مستقیم است، زیرا شرایطی مثل موانع طبیعی و ساختمانها مانع از این کار میشود، بنابراین سیگنال فرستاده شده توسط فرستنده در مسیرهای دید غیر مستقیم به گیرنده میرسد و این کار عاملی است که کارایی کانال را تنزل میدهد، درنتیجه این تاثیرها را باید در طراحی سلولی در نظر گرفت.
برای طراحی یک سیستم تلفن بیسیم لازم است مقدار تلفات مسیر بین فرستنده و گیرنده معلوم باشد. در طراحی یک سیستم، افت مسیر را میتوان ازروی مدلهای انتشار به دست آورد. همچنین با استفاده از بودجه مسیر و مدل پیش بینی شده انتشار یا اندازهگیریهای انتشار، میتوان محدوده واقعی سیستم را با این فرستنده، گیرنده و آنتنهای خاص تعیین نمود.
در طراحی سلولی پارامترهای اصلی زیر در نظر گرفته میشوند: • تعداد مشترکین سیار آن منطقه با پیش بینیها لازم راجع به افزایش آن در آینده • رفتار ترافیکی مشترکین از لحاظ میزان ومدت تقاضا برای دریافت سرویس • کیفیت سرویس دهی قابل قبول از لحاظ میزان مسدود شدن (Blocking) • منطقة جغرافیایی مورد نظر سیگنال:
در مهندسی برق به هر کمیت متغییر نسبت به زمان سیگنال میگویند، به طور مثال هر تغییر ولتاژ یا جریان میتواند یک سیگنال تلقی شود. سیگنالها اغلب توابع سطری از زمان هستند (سهمی شکل)، ولی ممکن است به صورت توابع ستونی نیز یافت شوند و نیز ممکن است توابعی از هر متغییر مستقل مربوطهی دیگری باشند. این مفهوم بسیار گسترده و تعریف دقیق آن بسیار دشوار است.
برای مثال در تئوری اطلاعات، یک سیگنال، پیغام کدگذاری شدهای است که در واقع همان ترتیب حالتها و نوع کدگذاری در کانال ارتباطی است که پیغام را در بر میگیرد. در یک سیستم ارتباطی یک
فرستنده، پیغام را به سیگنال تبدیل میکند و سیگنال از طریق کانال ارتباطی به گیرنده میرسد.فرکانس:
اندازه گیری تعداد تکرار اتفاقی در واحد زمان است. برای محاسبه فرکانس بر روی یک بازه زمانی ثابت، تعداد دفعات وقوع یک حادثه را در آن بازه می شماریم و سپس این تعداد را بر طول بازه زمانی تقسیم می کنیم.
پس از فیزیک دان آلمانی هاینریش رودولف هرتز، در سیستم واحدهای SI فرکانس با هرتز(Hz) اندازه گیری می شود. یک هرتز به این معنی است که یک واقعه یک بار بر ثانیه رخ می دهد. واحدهای دیگری که برای اندازه گیری فرکانس بکار می روند به این شرح هستند: سیکل بر ثانیه، دور بر دقیقه (rpm). سرعت قلب توسط واحد ضربان بر دقیقه اندازه گیری می شود.سلول:
سلول کوچکترین محدوده پوششی در شبکه موبایل است و به وسیله پوشش رادیویی یک سکتور BTS مشخص میشود و روش تقسیم سلولی و تعیین شعاع سلولها بستگی به شرایط جغرافیایی منطقه تحت پوشش و درنظر گرفتن ساختمانها و موانع مصنوعی، قدرت فرستنده ، بهره آنتن و نوع آن و حساسیت گیرنده دارد و معمولأ برای پوشش رادیویی هر سلول از آنتنهای سکتورایز استفاده می کنند. BTS یا BS : ایستگاه فرستنده و گیرنده موبایل MS : موبایل LOS : دید مستقیم NLOS : دید غیر مستقیم RF : سیگنال رادیوئی نسبت C/L:
نسبت سیگنال مطلوب ( موج حامل ) به سیگنال ناخواسته ( تداخل ) هم کانال را نشان میدهد.
ارلانگ : یک ارلانگ میزان ترافیک تولید شده به وسیله هر کاربر زمانی که او از یک کانال به مدت یک ساعت استفاده کند (این یک ساعت معمولا ساعت شلوغی شبکه است) Fading :
فیدینگ یا محوشدگی سیگنال در اثر عوامل ناخواسته
سوئیچینگ: عمل سویئچ زدن یا جریان چیزی را عوض کردن , در عرف عمومی بیشتر به معنی تغییر دادن چیزی به کار می رود . در مباحث مربوط به مهندسی برق به معنی کلید زدن و تغییر جریان برق به کار می رود. در معنای لغوی به راه گزینی نیزترجمه می شود.
سوییچ مخابراتی : دستگاهی است که کار مسیر یابی و مسیر دهی ؛ همچنین وظیفه ثبت charging که همان مدت زمان مکالمه است را برعهده دارد و ضمنا ارائه سرویسهای مختلف اعم از انتظار مکالمه - انتقال مکالمه - نمایشگر شماره تلفن و غیره بر عهدهی سوییچ است.
سکتور:
هر BTS سه سکتور(جهت) دارد که هر سکتور چهار TRX دارد . TRX مخفف Transceiver یعنی مجموع گیرنده و فرستنده می باشد. این به واحدی اطلاق می شود که وظیفه ارسال و دریافت اطلاعات را به عهده دارد.(( مخابرات سلولی ))
از دیر باز برقراری ارتباط با هم نوعان، فکر انسان را به خود مشغول نگه داشته است. درسالهای بسیار دور که هنوز انسان، طبیعت و محیط اطراف خود را به خدمت نگرفته بود، تنها راه ارتباط بین ابناء بشر ابتدا استفاده از حرکت دادن دست و پا و سپس به کار بردن الفاظ ساده وابتدایی بود. با گذشت زمان و پیشرفت انسان در شناخت تواناییهای خویش راههای جدیدی برای برقراری ارتباط و مخابره اطلاعات توسط او یافت شد. صحبت کردن، نوشتن مطالب و متعاقب آن خواندن آنها تلگراف، تلفن استفاده از امواج رادیویی استفاده از ماهواره وشبکههای مختلف داده را در واقع میتوان از راه های مختلف مخابره اطلاعات برشمرد که انسان طی سالها از آنها استفاده کرده و میکند.
مخابرات سیار که ما دراین نوشته به آن خواهیم پرداخت، به نوعی از مخابره دادهها میپردازد که جذابیت بیشتری نسبت به سایر انواع مخابرات دارد. در مخابرات سیار به دلیل استفاده از کانالهای رادیویی که غیرمادی(بی سیم) هستند، این امکان وجود دارد که یک کاربر هم در هنگام حرکت و هم هنگامی که در مکان نامعلومی به سر میبرد بتواند با سایر کاربران ارتباط برقرار کند. البته نکته مهمی که در اینجا باید اشاره نمود این است که در مسیر ارتباطی بین یک کاربر که از مخابرات سیار استفاده میکند ویک کاربر دیگر ممکن است کانالهای مادی نیز وجود داشته باشد؛ اما طبق تعریف میبایست ابتدای این مسیر ارتباطی یک کانال رادیویی( کانال غیر مادی ) باشد. به عبارت بهتر در مخابرات سیار ارتباط بین کاربران وایستگاههای پایه و مراکز سویچینگ از طریق کانالهای رادیویی انجام میپذیرد؛ در صورتی که ارتباط داخلی بین این ایستگاههای پایه و مراکز سویچینگ میتواند از طریق هر کانالی ( چه رادیویی وچه مادی ) صورت گیرد.
مخابرات سیار به دلیل دادن آزادی بیشتر به کاربر، مورد توجه زیادی قرار گرفته است وتعداد متقاضیان استفاده از آن در سراسر جهان روز به روز در حال افزایش است. همین افزایش تمایل به استفاده از مخابرات سیار و همین طور محدود بودن منابع عملی و فیزیکی سبب شده است که تحقیقات فراوانی برای ارائه روشهای جدید صورت گیرد تا بتواند با بازدهی بیشتری از این منابع محدود استفاده نمود. البته پیشرفت روز افزون فناوریهای مختلف کمک بسیاری به این تحقیقات میکند.
تا به حال سیستمهای زیادی برای مخابرات سیار به صورت تجاری معرفی شده است که اغلب آنها هم اکنون نیز در حال استفاده درمناطق مختلف جهان میباشند. جدول ذیل چند نمونه مهم از سیستمهای تجاری مخابرات سیار را به طور خلاصه معرفی میکند. چند نمونه از سیستم های تجاری مخابرات سیار
سادهترین ایده برای مخابرات سیار در واقع همان روش مورد استفاده در ایستگاههای بیسیم( مانند بی سیم پلیس ) است، بدین صورت که یک ایستگاه مرکز در مکان مناسبی از محیط قرار داده میشود که وظیفه دریافت سیگنالها (که آنالوگ هستند) را از کاربران و ارسال سیگنال به سوی آنان برعهده دارد. هر کاربر از یک فرکانس حامل برای برقراری ارتباط با ایستگاه پایه استفاده میکند که با فرکانس حامل سایر کاربران متفاوت است.
این روش که سیستمهای ابتدایی از آن استفاده میکردهاند،چند مشکل اساسی دارد که موجب میشود با توجه به پیشرفتهای فناوری که امکان پیاده کردن روشهای بسیار پیچیدهتر را نیز به ما میدهد، استفاده از آن محدود به کاربرهای بسیار خاص باشد.
اولین مشکل در سیستم پیشنهادی فوق، ظرفیت کم آن است؛ به طوری که اگر این سیستم تنها برای انتقال دادههای صوتی به کار برده شود حتی اگر کیفیت بالا نیز مورد نظر نباشد ( پهنای باند هر کانال مقدار کمی در نظر گرفته شود)، باز هم تعداد کاربرانی که میتوانند از سیستم برای برقراری ارتباط با شبکه استفاده کنند. بسیار کم میباشد علاوه بر آن به راحتی نیز نمیتوان ظرفیت این سیستم را افزایش داد و برای انجام آن عمل نیاز به تغییرات زیادی هم بر روی ایستگاه مرکزی و هم بر روی دستگاههای کاربران خواهد بود. در ضمن برای افزایش ظرفیت این سیستم از قرار دادن ایستگاههای اضافی نیز میتواند استفاده نمود؛ زیرا، به دلیل استفاده از کل باند فرکانس در یک ایستگاه، در صورت استفاده از ایستگاههای اضافی مسأله تداخل به وجود خواهد آمد که از کارایی سیستم به شدت خواهد کاست. همانطور که در بالا گفته شد برای نداشتن تداخل در این سیستم میبایست تنها از یک ایستگاه پایه استفاده نمود که با انجام این عمل مشکل پوشش نامناسب وناقص نیز به وجود خواهد آمد. در عمل برای رفع این مشکل و وسیع کردن منطقهای که کاربران در آن بتوانند با شبکه ارتباط برقرار کنند، توان سیگنالها ارسال افزایش داده میشود. افزایش توان ارسالی برای ایستگاه مرکزی مشکل چندانی ایجاد نمیکند؛ زیرا میتوان تجهیزات و انرژی الکتریکی لازم را به راحتی در اختیار ایستگاه مرکزی قرار داد. ولی در دستگاههای کاربران مسأله تفاوت پیدا میکند؛ زیرا افزایش توان به معنی قرار دادن تقویت کنندههای گوناگون و استفاده بیشتر از انرژی الکتریکی محدود باتری دستگاه میباشد.
قرار دادن این تقویت کنندهها وباتریهایی با ظرفیت بالا که بتواند توان مورد نیاز را در اختیار قسمتهای الکترونیکی قرار دهند، موجب بزرگ شدن اندازه دستگاه کاربران خواهد شد که استفاده از آن را بسیار محدود خواهد کرد. علاوه برآن افزایش توان برای دستگاه کاربران، از نظر بهداشتی نیز مشکل ساز میباشد و برای جلوگیری از ایجاد بیماریهای گوناگون در کاربر ( مانند سرطان) نباید توان ارسالی را از مقدار مشخصی بیشتر نمود.برای رفع مسائل ظرفیت کم سیستم، پوشش نامناسب و ناقص و حجم زیاد دستگاه کاربران )بدون خطرات زیست محیطی). روشهای مختلفی پیشنهاد شده است که استفاده از مخابرات سلولی یک از این روشها میباشدکه بدان خواهیم پرداخت.
در مخابرات سلولی منطقه مورد نظر( به عنوان مثال یک شهر بزرگ) به چند منطقه کوچکتر تقسیم میشود که به هر کدام از آنها سلول گفته میشود. به جای آن که در کل منطقه اصلی تنها از یک ایستگاه مرکزی با توان ارسال بسیار بالا استفاده شود، در هر کدام ازسلولها یک ایستگاه پایه با ابعاد و توان کمتر قرار داده میشود که وظیفه برقراری ارتباط تنها با کاربران را بر عهده دارد. برای حذف مشکل تداخل نیز اساس روش کار، تقسیم باند فرکانس مورد استفاده به چندین باند کوچکتر واستفاده از هر کدام ازاین باندهای کوچکتر در یک سلول میباشد؛ به طوری که، دو سلول مجاور، از یک باند فرکانس استفاده نمیکنند ودر نتیجه تداخل نخواهیم داشت.
به دلیل کم بودن توان هر کدام از ایستگاههای پایه، میتوان از یک باند فرکانسی که دریک سلول استفاده شده است در سلولهای دیگری که با سلول اولی فاصله قابل قبولی دارند مجدداً استفاده نمود. با انجام این عمل ظرفیت سیستم را میتوان تا حد بسیار زیادی افزایش داد.
در ضمن به دلیل این که ابعاد سلولها خیلی زیاد نیست و در نتیجه فاصله بین کاربران و ایستگاههای پایه نیز مقدار کمی است، کاربران میتواند از گوشیهایی استفاده کنند که هم ابعاد کوچک و مصرف باتری کمی دارند و هم این که برای سلامتی بیخطرند. پوشش مناسب دادن به منطقه مورد نظر نیز در مخابرات سلولی به راحتی امکان پذیر است ومیتوان درهر مکانی که نیاز به دادن سرویس است یک سلول جدید تعریف کرد و با قرار دادن تنها یک یا چند ایستگاه پایه جدید، مناطق جدید را به مناطق زیر پوشش افزود.
انتشار در محیطهای رادیویی
انتشار امواج رادیویی در محیط به وسیله سه عامل جدا کننده زیر شناخته میشود:
1- افت مسیر (Path Loss)
2- فیدینگ بلند مدت (Long-Term Fading)
3- فیدینگ کوتاه مدت (Short-Term Fading) افت مسیر
افت مسیر حاصل از افت ذاتی در توان سیگنال وتاثیر محیط بر سیگنال میباشد. در طراحی یک سیستم افت مسیر را میتوان از روی مدلهای انتشار بدست آورد. از آنجایی که افت مسیر تحت تاثیر تعداد و موقعیت سلولها است بنابراین محاسبه افت مسیر یک صرفه جویی درهزینه و زمان است. افت مسیر در فضای آزاد
افت مسیر در فضای آزاد از افت ذاتی در توان سیگنال منتشر شده در فضای آزاد میباشد تلفات مسیر در محیطهای رادیویی موبایل
در یک محیط انتشار رادیویی واقعی افت مسیر را به وسیله معادله فضای آزاد نمیتوان محاسبه کرد. به دلیل پیچیدگی محاسبات اتلاف مسیر درمحیطهای واقعی مدلهای انتشار مختلفی زیادی بوجود آمده است. مدل هاتا(Hata) و اکومورا(Okumura) وگسترش COST-231,2-GHz سه نمونه از این مدلها میباشد. این سه مدل را وقتی که شرایط زیر برقرار شود میتوان استفاده کرد:
• فرکانس سیگنال حامل , 150MHz تا 1500MHz
• ارتفاع آنتن ایستگاه BTS ,30متر تا 200 متر و برای حالت گسترش یافته :5/1 متر تا 400 متر • ارتفاع آنتن موبایل , 1متر تا 10متر • فاصله بین موبایل و ایستگاه BTS , 1 کیلومتر تا 20 کیلومتر و برای حالت گسترش یافته: 2 متر تا 80 کیلومتر اختلاف درکانالهای رادیویی
ارتباط بین MS وBS در محیط سلولی بندرت به شکل دید مستقیم (LOS) است، زیرا شرایطی مثل موانع طبیعی وساختمانها مانع از این کار میشود. همچنین MS میتواند در جهت مختلف وبا سرعتهای متفاوت حرکت کند. در نتیجه سیگنال RF به وسیله عواملی مثل انعکاس پراکنده میشود. در نتیجه باعث میشود سیگنال فرستاده شده توسط فرستنده درمسیرهای دید غیر مستقیم (NLOS) به گیرنده برسد. این کار باعث نوسانهای کوتاه مدت وبلند مدت درشدت سیگنال دریافتی (RSS) میشود وعاملی است که کارایی کانال را تنزل میدهد. فیدینگ بلند مدت
فیدینگ بلند مدت، میرایی و تضعیف سیگنالهای RF به علت انسداد محیط است. معمولا موقعیت و عوارض طبیعی زمین باعث این نوع از فیدینگ میشود ولی ساختمانها و عوارض مصنوعی باعث فیدینگ کوتاه مدت میشود. توزیع Log-Normal
فیدینگ بلندمدت باعث میشود که شدت سیگنال دریافتی دارای توزیع Log-Normal باشد اگر این شدت سیگنال را در یک فاصله که حداقل 40 است اندازه بگیریم. که طول موج برحسب متر است.
دادههای آزمایشی باند MHZ 850 نشان میدهد که واریانس درشهرها بین dB 12-8 است. درحالت کلی واریانس درمناطق شهری از مناطق روستایی بیشتر است ودر شهرها هم هر چه ارتفاع ساختمانها بیشتر باشد واریانس بیشتر است.
افت مسیر برای محیطهای انتشار رادیویی موبایل واریانس در حدودdB 12-5 (دسی بل) دارد.
فیدینگ کوتاه مدت
فیدینگ کوتاه مدت مجموع سیگنالهای RF است که در گیرنده به هم میرسند، که این سیگنالها درامتداد NLOS ,LOS انتشار یافتهاند، ومعمولا ناشی از انعکاس میباشد. فیدینگ کوتاه مدت علاوه برفیدینگ بلند مدت برروی سیگنال اثر میگذارد. معمولا تنها ساختمانها وموانع مصنوعی سبب این نوع از فیدینگ میشود. توزیع رایلی
فیدینگ کوتاه مدت باعث میشود که شدت سیگنال دریافت شده دارای توزیع رایلی باشد اگر که فقط جزء NOLS سیگنال RF وجود داشته باشد. توزیع ریسین
فدینگ کوتاه مدت باعث میشود که شدت سیگنال دریافت شده دارای توزیع ریسین باشد اگر که یک جزء قوی LOS سیگنال RF با چندین جزء NLOS سیگنال وجود داشته باشد. این نوع از توزیع بیشتر در نواحی روستایی و داخلی ساختمانها دیده میشود.
فیدینگ کوتاه مدت سیگنال RF به سه دسته زیر طبقه بندی میشود:
1- ریسین
2- رایلی
3- گوسی
که این طبقه بندی با توجه به نسبت شدت سیگنال LOS به شدت سیگنال NLOS دریافت شده صورت میگیرد.
فیدینگ کوتاه مدت در شدت سیگنال به وسیله تکنیکهای پردازش دیجیتال سیگنال قابل جبران سازی است
(( ترجمه ی اشکال و نمودارهای محیط مطلب پژوهش ))
شکل 1 – مدت زمان پاسخگویی سیگنال حامل همفاز و تربیعی(چهارگانه) را نشان میدهد
شکل 2 – فرکانس پاسخگویی سیگنال حامل با FFT و همچنین تراکم طیفی قدرت تخمین زده شده اش را نشان می دهد
شکل 3 – نمایش شکل نموداری پالس است
شکل 4 – مدت زمان پاسخگویی سیگنال همفاز و تربیعی را نشان می دهد
شکل 5 – فرکانس پاسخگویی سیگنال حامل با FFT و تراکم طیفی قدرت تخمین زده شده ی آن را نشان می دهد
شکل 6 – نمودار پاسخگویی فرکانس فیلتر شده با فیلتر D/A را نشان می دهد
شکل 7 – مدت زمان پاسخگویی سیگنال فیلتر شده ی همفاز و تربیعی را نشان می دهد
شکل 8 – نمودار پاسخگویی فرکانس دی مدوله شده و تراکم طیفی قدرت تخمین زده شده ی آن را نشان می دهد
شکل 9 – مدت زمان پاسخگویی سیگنال مدوله شده را نشان می دهد
شکل 10 – نمودار فرکانس پاسخگویی سیگنال مدوله شده با FFT و تراکم طیفی قدرت تخمین زده شده اش را نشان می دهد
شکل 11 – نمودار مدت زمان پاسخگویی سیگنال مدوله شده ی همفاز و سیگنال مدوله شده ی تربیعی رانشان می دهد
شکل 12 – نمودار پاسخگویی فرکانس سیگنال مدوله شده با FFT و تراکم طیفی قدرت تخمین زده شده ی آن را نشان می دهد
شکل 13 – نمودار زمان پاسخگویی سیگنال دی مدوله شده ی همفاز و همچنین زمان پاسخگویی سیگنال دی مدوله شده ی تربیعی را نشان می دهد
شکل 14 – نمودار پاسخگویی فرکانس سیگنال دی مدوله شده با FFT و همینطور با WELCH را نشان می دهد
شکل 15 – نمودار مدت زمان پاسخگویی سیگنال حامل همفاز و چهارگانه را نشان می دهد
شکل 16 – نمودار پاسخگویی فرکانس سیگنال حامل با FFT است به همراه تراکم طیفی قدرت تخمین زده شده اش
شکل 17 – تصویر اطلاعات صورت فلکی دریافت شده را نشان می دهد