Способы повышения качества передачи информации

МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ

Подавление искажений из-за многолучевого распространения (multipath propagation)

В диапазоне 900 МГц радиоволны отражаются от всего — зданий, холмов, автомобилей, самолетов и т. д. Таким образом, приемной антенны может достигнуть много отраженных сигналов, каждый с различной фазой, и вызвать замирание (fade). Замирание — явление, при котором в течение определенного интервала времени происходит то постепенное усиление, то ослабление сигнала. Подавление искажений используется, чтобы извлечь желательный сигнал из нежелательных отражений. Оно работает, определяя, как известный переданный сигнал искажен замиранием из-за многолучевого распространения, и настраивает обратный фильтр, чтобы извлечь остальную часть переданного сигнала. Этот известный сигнал — 26 битов обучающей последовательности, передаваемой в середине каждого временного интервала пакета. Практическая реализация компенсатора не определена в спецификациях GSM.

Скачок частоты

Передвижная станция позволяет применять любую из заданных частот: это означает, что частота может изменяться между передатчиком и приемником и управляться в пределах одного кадра TDMA. GSM использует это свойство, чтобы осуществить медленный скачок частоты, когда мобильная станция и BTS передают каждый на различной несущей частоте. Алгоритм скачка частоты является широковещательным и управляет по широковещательному каналу управления (BCCH — Broadcast Control Channel). Так как замирание из-за многолучевости зависит от несущей частоты, медленные скачки частоты помогают облегчить проблему помех. Кроме того, межканальные помехи в действительности случайны и взаимно не связаны.

Прерывистая передача

Уменьшение межканальных помех — цель любой сотовой системы, так как это позволяет обеспечить лучшее обслуживание для данного размера ячейки или использование меньших ячеек, что увеличивает полную емкость системы. Прерывистая передача (DTX — Discontinuous transmission mode) — метод, преимущество которого основано на том, что фактически человек при нормальном сеансе связи говорит меньше 40 процентов времени. Поэтому возможно выключать передатчик в течение периодов молчания. Дополнительное преимущество — в том, что DTX экономит энергию мобильной станции.

Самый важный компонент DTX устройство обнаружения голосовой активности (VAD — Voice Activity Detection). Оно должно отличать речь от шумов, — задача, которая не так тривиальна, как это кажется. Если речевой сигнал неправильно интерпретируется как шум, передатчик выключается и возникает очень раздражающий эффект, названный клиппированием на приемном конце. Если, с другой стороны, шум ошибочно интерпретируется слишком часто как речевой сигнал, эффективность DTX резко уменьшается. Другой фактор, который следует учитывать, — это то, что, когда передатчик выключен, на приемном конце устанавливается полная тишина из-за цифрового характера GSM. Чтобы дать знать пользователю на приемном конце, что соединение существует, требуется подключение шума комфорта, который бы соответствовал характеристикам фоновых шумов, поступающих с передающего конца.

Прерывистый прием

Другой метод сохранения энергии в подвижной станции — прерывистый прием. Широковещательный канал коротких сообщений (Paging Channel), используемый основной станцией, чтобы сигнализировать о вызове базовой станции к мобильной станции, структурирован в подканалы. Каждая подвижная станция должна принимать только свой собственный подканал. В режиме ожидания вызова, в период времени между последовательными подканалами, мобильная станция может ставиться в режим, когда энергия почти не потребляется.

Управление мощностью

Есть пять классов определенных подвижных станций согласно их пиковой мощности передатчика, с номиналами, равными 20, 8, 5, 2 и 0,8 ваттам. Чтобы снизить межканальные помехи и сохранить мощность, приемопередатчики мобильных станций и базовые станции работают на самой низкой мощности, которую выбирают для поддержания приемлемого качества сигнала. Уровни мощности могут изменяться вверх или вниз ступенчато по 2 децибела от пиковой мощности вниз к минимуму 13 dBm (20 милливатт).

Подвижная станция измеряет силу сигнала или качество сигнала (основанное на коэффициенте битовых ошибок — BER) и передает информацию на контроллер базовой станции (BSC), который в конечном счете решает, заменить ли и когда заменить уровень мощности. Управление мощностью должно быть выполнено тщательно, поскольку она может стать причиной неустойчивой работы сети. В этой зоне имеются соседние подвижные станции, которые увеличивают свою мощность в ответ на увеличение межканальных помех, вызванных другими подвижными станциями. Практически это явление маловероятно, но находится в стадии изучения.

Краткие выводы

· Функции, которые выполняются подсистемой сети, главным образом используют протоколы системы мобильной связи, основанные на протоколах системы ОКС № 7.

· Радиоинтерфейс между MS BSC уровня 3 из GSM использует сигнальный протокол, который представляет собой модифицированную версию LAPD, разделенную на 3 подслоя: управление радиоресурсами (RRM — Radio Resources Management), управление передвижением (MM — Mobility Management) и управление соединением (Connection Management).

· Для передачи сигнальных сообщений между центром коммутации мобильной связи (MSC) и системой базовой станции (Base Station System) используются MTP (Message Transfer Part) и подсистемы управления соединением канала сигнализации SCCP (Signaling Connection Control Part), которые являются частями системы ОКС.

· Прикладная часть системы базовой станции (BSSAP — Base Station System Part) предназначена для обслуживания взаимодействия BSS — MSC. Она подразделяется на две отдельных функции: прикладная часть для прямой передачи (DTAP — Direct Transfer Application Part), используется для передачи транзитных сообщений между MSC и MS; и основная прикладная часть системы базовой станции (BSSMAP — Base Station System Management Application Part), которая поддерживает другие процедуры между MSC и BSS (Base Station System), связанные с MS управлением ресурсами, управлением передачей соединения (хэндовером), или в данной соте, или в пределах всей BSS (Base Station System).

· Уровень управления радиоресурсами (RRM) наблюдает за установлением соединения по радио и фиксированной сети между подвижной станцией и центром коммутации подвижной связи (MSC).

· Уровень управления мобильностью (ММ — Mobility Management) выполняет функции, которые связаны с передвижением абонента, а также функции защиты и аутентификации.

· Уровень управления соединением (СМ) отвечает за управление вызовом, дополнительными видами услуг и службой передачи коротких сообщений.

· Для радиодоступа GSM 900 выделены две полосы частот:

o 890–915 МГц для канала связи от абонента к станции (направление MS к BS);

o 935–960 МГц для исходящего канала от станции к абоненту (направления BS к MS).

· Полосы по 25 МГц разделены на 124 пары каналов. Они работают в дуплексном режиме с интервалом несущей частоты по 200 кГц, используя многостанционный доступ с частотным разделением каналов (FDMA — Frequency Division Multiple Access). Каждый радиоканал с шириной полосы 200 кГц разделен на временные соты, которые создают 8 логических каналов. При этом применяется методика, известная как многостанционный доступ с временным разделением (TDMA — TIME DEVISION MULTIPLE ACCESS).

· Мультикадр трафика содержит 26 кадров временного доступа (TDMA), каждый из которых состоит из 8 пакетов трафика. Из 26 кадров 24 используются для трафика, один (12-й кадр) — как низкоскоростной выделенный канал управления (SACCH — Slow Associated Control Channel) и один (25-й) в настоящее время не задействован.

· Пакет трафика содержит два поля данных по 57 бит, поле обучающей последовательности и «;хвостовые биты» (tail bits). Каналы трафика прямого и обратного направления разделены во времени на 3 периода передачи пакета. Поэтому мобильная станция не может одновременно получать и принимать один и тот же канал, что упрощает ее электронное устройство.

· В дополнение к каналам трафика с полной скоростью могут применяться каналы THC’s с полускоростью. Канал трафика с полускоростью фактически может удвоить емкость системы, так как в нем предусматривается кодирование речи в пределах 11,4 Кбит/с вместо 22,8 Кбит/с.

· Мультикадр управления состоит из 51 кадра TDMA, каждый из которых содержит 8 слотов.

· Содержания слотов управления и защитный интервал зависит от их назначения. Используются слоты: подстройки частоты, синхронизации, пустой, доступа.

· Для передачи быстродействующего объединенного канала управления (FACCH — Fast Associated Control Channel) и низкоскоростного выделенного канала управления (SACCH — Slow Associated Control Channel) применяются каналы трафика. Остальные каналы управления передаются в мультикадре управления, содержащем 51 кадр и имеющем специальную структуру.

· На основании субъективных показателей качества речи и сложности реализации (которая связана со стоимостью, задержкой обработки и потребляемой мощностью) для GSM выбрано долговременное линейное предсказание с возбуждением регулярной импульсной последовательностью (RPE — LPC).

· GSM использует сверточное кодирование (convolution encoding) и чередование блоков (block interleaving). Цифровой сигнал модулируется на аналоговую несущую частоту, используя гауссовскую манипуляцию с минимальным частотным сдвигом (GMSK — Gaussian-filtered Minimum Shift Keying).

· Для защиты информации от помех применяется перестановка (перемежение) информации. Она представляет собой изменение позиций блоков информации относительно друг друга, которое позволяет разнести стоящие рядом символы, принадлежащие одному и тому же сообщению. При этом групповые ошибки преобразуются в одиночные и эффективно исправляются, например, сверточным декодером.

· В GSM защита информации представлена средствами шифрования передачи. Шифрование достигается преобразованием с помощью «исключающее ИЛИ». Эта операция проводится между псевдослучайной многоразрядной последовательностью и 114 полезными битами нормального пакета (все информационные биты кроме 2 контрольных флагов).

· Подавление искажений, вызванных замиранием из-за многолучевого распространения, производится с помощью обучающей последовательности, передаваемой в середине каждого временного интервала пакета, а также с помощью медленных скачков частоты.

· Уменьшение межканальных помех достигается прерывистой передачей (DTX — Discontinuous transmission mode), а сохранение энергии в подвижной станции — прерывистым приемом.

· Существует пять классов определенных подвижных станций согласно их пиковой мощности передатчика, с номиналами, равными 20, 8, 5, 2, и 0,8 ваттам. Чтобы снизить межканальные помехи и сохранить мощность, приемопередатчики мобильных станций и базовые станции работают на самой низкой мощности, которую выбирают, чтобы поддержать приемлемое качество сигнала.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1.На протоколах какой системы главным образом основаны протоколы системы мобильной связи?

2.Какие подсистемы используются для передачи сигнальных сообщений между центром коммутации мобильной связи (MSC) и системой базовой станции (Base Station System)?

3. Какие полосы частот выделены для радиодоступа GSM 900?

4. Какие функции выполняет уровень управления радиоресурсами (RRM)?

Источник

Виды и способы передачи информации. Способы и средства передачи информации

Каждый человек постоянно сталкивается с информацией, притом так часто, что смысл самого понятия объяснить может не каждый. Информация – это сведения, которые передаются от одного лица другому при помощи различных средств связи.

Существуют различные способы передачи данных, о которых речь пойдет далее.

Каким образом передается информация

В системе передачи данных различают 3 направления: это передача от человека к человеку, от человека к компьютеру и от компьютера к компьютеру.

• Первоначально сведения получают при помощи органов чувств – зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания. Для передачи информации на ближнем расстоянии существует язык, который позволяет сообщить полученные сведения другому человеку. Кроме того, передать что-либо другому человеку можно, написав письмо либо в процессе спектакля, а также при разговоре по телефону. Несмотря на то, что в последнем примере используется средство связи, то есть промежуточное устройство, оно позволяет передать сведения в непосредственном контакте.
• Для передачи данных от человека к компьютеру необходимо введение ее в память устройства. Информация может иметь разный вид, о чем будет идти разговор далее.
• Передача от компьютера к компьютеру происходит посредством промежуточных устройств (флеш-карты, интернета, диска и т. д.).

Обработка информации

После получения необходимых сведений возникает необходимость их хранения и передачи. Способы передачи и обработки информации наглядно представляют этапы развития человечества.

• В начале своего развития обработка данных представляла собой перенесение их на бумагу при помощи чернил, пера, ручки т. д. Однако недостаток такого способа обработки заключался в ненадежности хранения. Если упоминать способы хранения и передачи информации, хранение на бумаге имеет определенный срок, который определяется сроком службы бумаги, а также условиями ее эксплуатации.
• Следующим этапом является механическая информационная технология, при которой используется печатная машинка, телефон, диктофон.
• Далее на смену механической системе обработки сведений пришла электрическая, ведь способы передачи информации постоянно совершенствуются. К таким средствам относят электрические пишущие машинки, портативные диктофоны, копировальные машинки.

Виды информации

Виды и способы передачи информации отличаются в зависимости от ее содержания. Это могут быть текстовые сведения, представляемые в устной и письменной форме, а также символьные, музыкальные и графические. К современным видам данных относят также видеоинформацию.

С каждой из этих форм хранения информации человек имеет дело каждый день.

Средства передачи информации

Средства передачи информации могут быть устными и письменными.

• К устным средствам относят выступления, собрания, презентации, доклады. При использовании этого метода можно рассчитывать на быструю реакцию оппонента. Использование дополнительных невербальных средств в процессе разговора способно усилить эффект от речи. К таким средствам относят мимику, жесты. Однако в то же время информация, получаемая в устном виде, не имеет долгосрочного действия.
• Письменные средства информации – это статьи, отчеты, письма, записки, распечатки и т. д. При этом не приходится рассчитывать на быструю реакцию публики. Однако преимуществом является то, что полученную информацию можно перечитать, усвоив тем самым информацию.

Способы представления информации

Как известно, информация может быть представлена в нескольких формах, что, однако, не меняет ее содержания. Например, дом можно представить как слово или графическое отображение.

Способы представления и передачи информации можно изобразить в виде следующего списка:

• Текстовая информация. Позволяет наиболее полно предоставить информацию, однако может содержать большой объем данных, что способствует плохому ее усвоению.
• Графическое изображение – это график, схема, диаграмма, гистограмма, кластер и т. д. Они позволяют кратко представить информацию, установить логические связи, причинно-следственные отношения. Кроме того, информация в графическом виде позволяет найти решения различных вопросов.
• Презентация является красочным наглядным примером способа представления информации. В ней могут сочетаться как текстовые данные, так и графическое их отображение, то есть различные виды представления информации.

Понятие о коммуникации

Коммуникацией называют систему взаимодействия между несколькими объектами. В обобщенном смысле это и есть передача информации от одного объекта другому. Коммуникации являются залогом успешной деятельности организации.

Способы передачи информации (коммуникации) выполняют следующие функции: организационную, интерактивную, экспрессивную, побудительную, перцептивную.

Организационная функция обеспечивает между сотрудниками систему отношений; интерактивная позволяет формировать настроение окружающих; экспрессивная окрашивает настроение окружающих; побудительная призывает к действию; перцептивная позволяет различным собеседникам понимать друг друга.

Современные способы передачи информации

К наиболее современным способам передачи информации относят следующие.

В интернете содержится огромное количество информации. Это позволяет черпать для себя массу знаний, не утруждаясь изучением книг и других бумажных источников. Однако, помимо этого, он содержит способы и средства передачи информации, аналогичные исторически более давним моделям. Это аналог традиционной почты — электронная почта, или e-mail. Удобство использования этого вида почты заключается в скорости передачи письма, исключении этапности доставки. На сегодняшний день практически каждый имеет электронный адрес, и связь со многими организациями поддерживается именно посредством этого способа передачи информации.

GSM-стандарт цифровой сотовой связи, который широко применяется повсеместно. При этом происходит кодирование устной речи и передача ее через преобразователь другому абоненту. Вся необходимая информация размещается в sim-карте, которая вставляется в мобильное устройство. На сегодняшний день наличие данного средства связи является необходимостью в качестве средства коммуникации.

WAP позволяет просматривать на экране мобильного телефона web-страницы с информацией в любом ее виде: текстовом, числовом, символьном, графическом. Изображение на экране может быть адаптировано под экран мобильного телефона либо иметь вид, аналогичный компьютерному изображению.

Способы передачи информации современного типа включают также GPRS, который позволяет осуществлять пакетную передачу данных на мобильное устройство. Благодаря этому средству связи возможно беспрерывное использование пакетными данными одновременно большим количеством человек одновременно. Среди свойств GPRS можно назвать высокую скорость передачи данных, оплату только за переданную информацию, большие возможности использования, параметры совместимости с другими сетями.

Интернет посредством использования модема позволяет получить высокую скорость передачи информации при низкой стоимости такого доступа. Большое количество интернет-провайдеров создает высокий уровень конкуренции между ними.

Спутниковая связь позволяет получить доступ в интернет посредством спутника. Преимуществом такого способа является низкая стоимость, высокая скорость передачи данных, однако среди недостатков есть ощутимый – это зависимость сигнала от погодных условий.

Возможности использования средств передачи информации

По мере появления новых средств передачи информации возникают возможности нетрадиционного использования различных устройств. Например, возможность видеоконференции и видеозвонка вызвала идею использовать оптические устройства в медицине. Таким образом происходит получение информации о патологическом органе при непосредственном наблюдении во время операции. При использовании такого способа получения информации нет необходимости делать большой разрез, проведение операции возможно при минимальном повреждении кожи.

Источник