Реферат на тему: Радиоканальные охранные системы

Введение

кодирование речь сотовая связь

В настоящее время рынок услуг и оборудования охранно-пожарной сигнализации стремительно растет. Однако до недавнего времени основным недостатком систем охранной и пожарной сигнализации (ОПС) было использование проводных телефонных линий. К основным недостаткам данных систем можно отнести неустойчивую работу городских телефонных линий, низкую физическую защищенность, отсутствие возможности охраны нетелефонизированных объектов (дачи, коттеджи и т.д.). Поэтому в качестве надежной альтернативы "проводным охранным системам" появилось новое направление или "радиоканальные охранные системы".

Преимущества радиоканальных охранных систем очевидны:

отсутствие зависимости от телефонной линии и качества работы сети;

простота монтажа;

возможность охраны любого объекта (в пределах зоны действия радиоканальной сети).

универсальность - из простых элементов можно построить сколь угодно сложную систему: высокая скорость монтажа и запуска в эксплуатацию, возможность оперативного изменения конфигурации, мобильность охранного пульта, возможность сосуществования нескольких пультов. Нет принципиальных ограничений для подключения в случае необходимости к существующей системе охраны.

Первоначально беспроводные системы не получили широкого распространения из-за низкой надежности (проводная связь в этом плане еще лет пять на зад была надежнее). Но в настоящее время появился широкий спектр различных дополнительны устройств, активно используются новые поколения беспроводных систем связи.

Оглавление

- Введение

- Кодирование формы сигнала и источника сигнала

- Кодирование речи в стандарте GSM Заключение

- Список литературы

Заключение

Повсеместное использование сотовых систем связи не могло не сказаться на системах охраны. Возможности, предоставляемые операторами сотовой связи все активнее используются в системах охраны. Также можно видеть, что GSМ каналы связи еще не исчерпали лимит своего развития. На сегодняшний день беспроводные охранные системы на базе GSМ получили широкое распространение благодаря их относительно невысокой стоимости и простоте установки и эксплуатации. Сотовая сеть стандарта GSМ-900/1800 обеспечивает лучшее качество связи и уже развернута в большинстве городов России и стран СНГ.

Системы, использующие GSМ-связь, позволяют осуществить охрану любых объектов, в том числе и нетелефонизированных. Использование GSМ избавляет от необходимости развертывать свою сеть ретрансляторов - используются ретрансляторы GSМ-операторов. Вследствие этого можно брать под охрану объект везде, где уверенно работает сеть GSМ-оператора.

Список литературы

VSELP(стандарт D-AMPS)

CELP (стандарт CDMA)

QCELP (стандарт CDMA)

Канальное кодирование

Задачи и методы канального кодирования. Основная задача кодера канала - помехоустойчивое кодирование (ПУК) сигнала речи, т.е. такое кодирование, которое позволяет обнаруживать и исправлять ошибки, возникающие при распространении сигнала по радиоканалу. ПУК осуществляется за счет введения в состав передаваемого сигнала избыточной (контрольной) иеформации. В сотовой связи ПУК реализуется в виде трех процедур - блочного кодирования (block coding), сверточного кодирования (convolutional coding) и перемежения (interleaving). Кроме того, кодер канала выполняет еще ряд функций: добавляет управляющую информацию, (которая также подвергается ПУК); упаковывает подготовленную к передаче информацию и сжимает ее во времени; осуществляет шифрование передаваемой информации, если это предусмотрено режимом работы аппаратуры.

Последовательность выполнения этих задач показана на блок-схеме.

При блочном кодировании входная информация разделяется на блоки, содержащие по к символов каждый, которые по определенному закону преобразуются кодером в n-символьные блоки, причем n>к. Отношение R = к/n называется скоростью кодирования и является мерой избыточности, вносимой кодером. При рационально построенном кодере меньшая скорость кодирования (т,е. большая избыточность) соответствует более высокой помехоустойчивости.

Повышению помехоустойчивости способствует также увеличине длины блока. Блочный кодер с параметрами n, к обозначается (n,к). Если символы входной и выходной последовательностей являются двоичными ( т.е. состоят из одного бита каждый), то кодер называется двоичным. Именно двоичные кодеры используются в сотовой связи.

При сверточном кодировании К последовательных символов входной информациионной последовательности, по к бит в каждом символе, участвуют в образовании n-битовых символов выходной последовательности, n>к, причем на каждый символ входной последовательности приходится по одному символу выходной. Каждый бит выходной последовательности получается в результате суммирования по модулю 2 нескольких бит (от двух до Kк бит) К входных символов, для чего используются n сумматоров по модудю 2. Сверточный кодер с параметрами n,к,К обозначается (n, к, К). Отношение R=к/n, как и в блочном кодере, называется скоростью кодирования. Параметр К называется длиной ограничения; он определяет длину сдвигового регистра (в символах), содержимое которого участвует в формировании одного выходного символа.

Перемежение представляет собой такое изменение порядка следования символов информационной последовательности (т.е. перестановку), при которой стоявшие рядом символыы оказываются разделенными несколькими другими символами. Такая процедура предпринимается с целью преобразования групповых ошибок (пакетов ошибок) в одиночные ошибки, с которыми легче бороться с помощью блочного и сверточного кодирования.

Использование перемежения - одна из особенностей сотовой связи. Это является следствием неизбежных глубоких замираний сигнала в условиях многолучевого распространения. При этом группа следующих один за другим символов, попадающих на интервал замирания (провалв) сигнала, с большей вероятностью оказывается ошибочной. Если перед выдачей информационной последовательности в радиоканал она подвергается процедуре перемежения, а на приемном конце восстанавливается прежний порядок следования символов, то пакеты ошибок с большей вероятностью разбиваются на одиночные ошибки. Известно несколько различных схем перемежения и их модификаций - диагональная, блочная, сверточная и др. В основе схем, применяемых в сотовой связи,лежат первые две из них.

При диагональном перемежениии входная информация делится на блоки, а блоки - на субблоки, и в выходной последовательности субблоки, например, второй половины предыдущего блока чередуются с субблоками первой половины следуюего блока. При блочном перемежении входная информация также делится на блоки, по n субблоков (или символов) в каждом, и в выходной последовательности чередуются субблоки к последовательных блоков. Общим недостатком обеих рассмотренных схем является жесткая периодичность следования переставленных символов в пределах интервала перемежения. Этот недостаток может быть устранен, но за счет сложной схемы перемежения.

Канальное кодирование в стандарте GSM. В стандарте GSM 260 бит информации, кодирующих параметры 20-мс сегмента речи разделяются на два класса: класс 1 - 182 бита, защищаемые помехоустойчивым кодированием, и класс 2 - оставшиеся 78 бит, которы передаются без помехоустойчивого кодирвания. Из 182 бит класса 1 выделяются 50 наиболее существенных бит, составляющих подкласс 1а, которые подвергаются более мощному кодированию, а остальные 132 бита класса 1 составляют подкласс 1b и кодируются слабее. К подклассу 1а относятся параметры фильтра кратковременного ЛП и часть информации о параметрах фильтра ДП, к подклассу 1b - часть информации о параметрах сигнала возбуждения и оставшаяся информация о параметрах фильтра ДП. К классу 2 относится оставшаяся информация о параметрах сигнала возбуждения.

Информация подкласса 1а кодируется блочным кодом, обнаруживающим ошибки , - укороченным систематическим циклическим кодом (53, 50), дающим 3-битовый код четности. Затем вся информация класса 1 переупаковывается, располагаясь в следующей последовательности: биты с четными индексами, код четности подкласса 1а, биты с нечетными индексами в обратной последовательности, четыре добавочных нулевых бита - всего 189 бит. Эти 189 бит подаются на сверточный кодер (2, 1, 5) со скоростью кодирования R=1/2 и длиной ограничения К= В результате 378 бит с выхода сверточного кодера вместе с 78 битами класса 2 составляют 456 бит, т.е. поток информации речи на выходе кодера равен 456 бит/20 мс, или 22,8 кбит/с. Структурная схема канального кодирования изображена на рис. 4.

При декодировании информации речи также сначала выполняется сверточное декодирование информации класса 1, и при этом исправляются ошибки в пределах возможностей кода свертки. Затем по коду четности проверяется наличие остаточных ошибок в информации подкласса 1а, и, если такие ошибки обнаруживаются, информация данного сегмента не идет в последующую обработку, а заменяется интерполированной информацией смежных сегментов.

Перед выдачей в канал связи закодированная информация речи также подвергается перемежению. В стандарте GSM используется сложная схема блочно-диагонального перемежения. 456 бит информации одного 20-миллисекундного сегмента речи разбиваются на 8 подсегментов, и 57 бит одного подсегмента распределяются между смежными восемью подсегментами таким образом, что после перемежения смежными с каждым конкретным битом оказываются соответствующие ему по положению биты, отстовшие от него до перестановки на 4 сегмента, причем на четные и нечетные (после перестановки) битовые позиции подсегмента ставятся биты из смежных сегментов.

Рис. 4. Структурная схема канального кодирования

Алгоритм перемежения обладает свойствами квазислучайности, так что смежные биты исходной последовательности оказываются разделенными непостоянным числом бит, что является преимуществом в борьбе с периодическими битовыми ошибками.

После перемежения 456 бит информации одного сегмента распределяются по одноименным слотам четырех последовательных кадров канала трафика - два поля по 57 бит в слоте (рис. 2.37), и каждое 57-битовое поле снабжается дополнительным скрытым флажком, помечающим информацию речи (в отличие от информации управления канала FACCH, который кодируется иначе).

Информация КУ подвергается блочному и сверточному кодированию в полном объеме. Для кодирования информации каналов SACCH, FACCH, FCCH, PCH, AGCH, SDCCH используется блочный кодер (224, 184), сверточный кодер (2, 1, 5), и та же схема перемежения, что и для КТ. В каналах RACH, SCH используются другие схемы блочного кодирования, а также сверточные кодеры (2, 1, 5), отличающиеся от сверточных кодеров перечисленных ранее КУ. При ПД используются более сложные схемы сверточного кодирования и перемежения, обеспечивающие более высокое качество передачи информации.

Длительность слота КТ, с учетом добавления вспомогательной и служебной информации (рис. 2.37), составляет 156,25 бит, и , так как информация одного 20-мс сегмента речи занимает по одному слоту в четырех последовательных кадрах, результирующий поток информации составляет 625 бит/20 мс, или 31,25 кбит/с. Эта информация сжимается во времени в 8 раз, так что на протяжении одного кадра длительностью 4,615 мс передается информация восьми временных слотов (рис. 2.36), в результате чего частота битовой последовательности возрастает до 250 кбит/с. На каждые 12 кадров КТ, несущих информацию речи добавляется по одному кадру с информацией управления канала SACCH (кадры 13 и 26 мультикадра). Таким образом, частота информационной битовой последовательности на выходе кодера канала составляет 270,833 кбит/с.

Заключение

Повсеместное использование сотовых систем связи не могло не сказаться на системах охраны. Возможности, предоставляемые операторами сотовой связи все активнее используются в системах охраны. Также можно видеть, что GSM каналы связи еще не исчерпали лимит своего развития. На сегодняшний день беспроводные охранные системы на базе GSM получили широкое распространение благодаря их относительно невысокой стоимости и простоте установки и эксплуатации. Сотовая сеть стандарта GSM-900/1800 обеспечивает лучшее качество связи и уже развернута в большинстве городов России и стран СНГ.

Системы, использующие GSM-связь, позволяют осуществить охрану любых объектов, в том числе и нетелефонизированных. Использование GSM избавляет от необходимости развертывать свою сеть ретрансляторов - используются ретрансляторы GSM-операторов. Вследствие этого можно брать под охрану объект везде, где уверенно работает сеть GSM-оператора.

Однако существенным недостатком подобных систем является низкая помехозащищенность. Не секрет, что GSM-канал легко подавить, "GSM глушилки" находятся сегодня в свободной продаже, да и работа сети GSM не всегда отличается высокой стабильностью и может отказать в самый неподходящий момент. Хотя последние разработки позволяют полностью контролировать GSM-канал, оперативно менять частоты, что заметно повышает помехозащищенность

Оптимально использовать GSM-канал в качестве дублирующего или дополнительного к проводным или другим радиоканальным системам. Огромный плюс GSM-систем - возможность самим клиентом контролировать состояние объекта и управлять его охраной.

Список литературы

1. Адрианов В.И. Сотовые, пейджинговые и спутниковые средства связи / В.И. Адрианов, А.В. Соколов. - СПб.: BHV - Санкт-Петербург; Арлит, 2001.

2. Громаков, Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи / Ю.А. Громаков. - М.: Эко-Трендз, 1998.

. Урядников Ф.Ю. Сверхширокополосная связь. Теория и применение / Ф.Ю. Урядников С.С. Аджемов. - М.: СОЛОН-Пресс, 2005. - 368 с. - (Серия "Библиотека студента")

. Адрианов В.И. Средства мобильной связи / В.И. Адрианов, А.В. Соколов. - СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 1998.

. Ратынский М.В. Основы сотовой связи / М.В. Ратынский. - М.: Радио и связь, 1998.

. Федеральный закон Российской Федерации от 7.07.2003 г. "О связи".

. Билинкис В.Д. Методы оценки технического уровня и конкурентоспособности продукции: Учебное пособие - Воронеж: ВГТУ, - 2002. - 118 с.

. . Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: Учеб. пособие Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. (2009 г)

. Красс М.С. Математика для экономических специальностей: Учебник. - 4 - е изд., испр. - М.: Дело, 2003. - 704 с.

. Системы и сети передачи информации: Учеб. пособие для вузов / М.В. Гаранин, В.И. Журавлев, С.В. Кунегин. - М.: Радио и связь, 2001. - 336 с.