Основные характеристики стандарта UMTS

Европейский стандарт 3-го поколения UMTS развертывают на базе действующих сетей GSM. Структура интегрированной сети приведена на рис. 5.10. К существующей в GSM подсистеме пользовательских услуг и коммутации, которая включает как коммутаторы каналов MSC/VLR, GMSC, так и коммутаторы пакетов SGSN, GGSN, и образует ядро сети CN (Core Network), подключены как действующие подсети базовых станций GSM BSS, так и наложенные на них новые сети радиодоступа UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network).

Сети UTRAN могут использовать две взаимоувязанные технологии радиодоступа с кодовым разделением UTRA-FDD и UTRA-TDD. В состав UTRAN входят контроллеры RNC (Radio Network Controller) и узлы базовых станций (Node B), каждый из которых может состоять из одной (в несекторизованных сотах) или 3-х (в секторизованных сотах) BTS. В мобильную станцию MS (UE – User Equipment по терминологии UMTS), работающую в совмещенной сети GSM/UMTS, вставляют USIM (Universal SIM-карту). Как и в GSM, в USIM записаны индивидуальный номер абонента IMSI (International Mobile Subscriber Identity) и временные номера TMSI (Temporary MSI), P-TMSI (Packet –TMSI), присваиваемые абоненту на время сеанса связи.

Рис. 5.10. Архитектура интегральной сети UMTS и GSM

При работе UTRAN с коммутируемыми каналами, следующими от MSC/VLR, включают промежуточный блок IWF/TC (Interworking Function/ Transcoder). Этот блок выполняет функции сопряжения разных интерфейсов и преобразует скорости сигналов телефонии и данных. В состав CN входит также модуль CSE (CAMEL Service Environment) предоставления интеллектуальных услуг CAMEL.

Базовый вариант на основе технологии UTRA-FDD (W-CDMA) предусматривает передачу информации с чиповой скоростью 3,84 Мчип/с в полосе 5 МГц при дуплексном разносе сигналов двух направлений 190 МГц. Эффективная полоса обработки сигнала в приемнике составляет 3,84 МГц. Различным скоростям передачи информации соответствуют различные значения коэффициента расширения спектра SF.

Соотношения между скоростью передачи символов и коэффициентом расширения спектра при В_чип = 3,84 Мчип/с приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1.

Для разделения каналов в UTRA-FDD применены каналообразующие ортогональные коды с переменным коэффициентом расширения SF (Orthogonal Variable Spreading Factor Code - OVSF)[11].Иначе говоря,в стандарте UTRA-FDD каналообразующие кодовые последовательности упорядочены по Адамару [10]. Каждый код будем обозначать как C_ch,SF,n. Структуру формирования кодовых последовательностей поясняет рис. 5.11.

Рис. 5.11. Принцип формирования ортогональных кодов

При увеличении SF в 2 раза для образования следующей группы кодов используем алгоритм Адамара:

.

Так, при SF=4 получим 4 кода

,

а при SF=8 будет 8 кодов

.

Коды в параллельных ветвях рис. 5.11 взаимно ортогональны. Это позволяет легко организовать каналы связи от BTS к разным MS с разными скоростями (коэффициентами расширения SF). Теоретически BTS может поддерживать на одной частоте 4 канала с SF=8, 64 канала с SF=128 и до 128 каналов с SF=256.

Кроме каналообразующих, в UTRA–FDD применяют различные скремблирующие коды – длинные и короткие. Чиповая скорость скремблирующих кодов, как и каналообразующих, составляет 3,84 Мчип/с.

Рассмотрим длинные скремблирующие коды вниз, которыми закрыты BTS. Это коды Голда (предложены Р. Голдом). Код Голда образуют путем сложения по mod2 двух различных m-последовательностей x(n) и y(n). Обе последовательности имеют одну и ту же длину L, и их тактирует единый тактовый генератор. Результирующая последовательность также является m-последовательностью длиной L. Меняя начала циклических сдвигов последовательностей x(n) и y(n), получаем L=2ⁿ–1 последовательностей Голда. Скремблирующие коды вниз реализованы на основе двух генераторных полиномов 18 степени:

g₁(x) = 1 + X⁷ + X¹⁸ (5.2)

g₂(x) = 1 + X⁵ + X⁷ + X¹⁰ + X¹⁸, (5.3)

где значок “+” означает сложение по mod5. Схема формирования скремблирующих последовательностей вниз представлена на рис. 5.12.