QAM مخفف عبارت Quadrature Amplitude Modulation به معنی مدولاسیون دامنه تربیع می باشد. در ادامه بیشتر راجع به این مدولاسیون خواهیم گفت.
««« مدولاسیون QPSK »»»
از ویژگی های این نوع مدولاسیون :
* هر نمونه با یک کلمه دو بیتی کد میشود.* میزان شیفت کریر توسط هر نمونه تعیین میگردد.
* در مقایسه با BPSK، و برای نرخ بیت یکسان پهنای باند کمتری را اشغال میکند.
* سیستم گیرنده و فرستنده از پیچیدگی بالایی برخوردار است.
QPSK از دو تابع پایه استفاده می کند ، یک سینوس و یک کسینوس با تغییر فاز هر کدام از این حاملها می توانیم با هر علامت (سیگنال) دو بیت ارسال کنیم .ابعاد مدولاسیون با استفاده از تعداد توابع پایه به کار رفته تعریف می شود. بر همین اساس QPSK یک سیگنال دو بعدی است .نه به خاطر اینکه در هر سمبل دو بیت ارسال می کند ، بلکه به علت اینکه دو سیگنال مستقل (cos و sin) را برای خلق سمبلها مورد استفاده قرار می دهد.
اینجا یک تعریف مپ کردن چهار سمبلی برای QPSK آمده است. هر بسته در قالب یک sin یا cos اما با فازهای مختلف تعریف شده است. (توجه داشته باشید که فاز زاویه ای است که سیگنال در آن آغاز می شود).
در QPSK تعریف چهار سمبل ، که به صورت sin یا cos نوشته می شود را می توان به فرمی نوشت که از آن دامنه کانالهای I و Q به راحتی قابل محاسبه باشد .مثلا ًسمبل S1 را در نظر بگیرید ، با استفاده از خاصیت مثلثاتی .Cos(x+y) = cosx cosy-sinx siny
می توانیم عبارت معادل را بنویسیم:
مشاهده خواهیم کرد که بسته سیگنال حامل نمایش دهنده یک سمبل خاص است که می تواند با استفاده از امواج سینوسی و کسینوسی آزاد با دامنه خاص ، بوجود آید. این امر تحقق سخت افزار را امکان پذیر می سازد.
در شکل زیر نحوه ارسال و دریافت یک سیگنال دیجیتال از طریق یک مدولاتور QPSK نشان داده شده است.
اگر سیگنال کریر (حامل) به صورت پالس (به صورت منفصل) باشد ، در این صورت مدولاسیون های پالسی شکل می گیرد. مدولاسیون های پالسی به دو دسته تقسیم می شوند:
الف) مدولاسیون های منفصل ، مانند PPM ، PAM و PWM.
ب) مدولاسیون های دیجیتال ، مانند PSK ، FSK ، ASK و PCM که در سیستم های مخابره دیجیتال (مانند تلفنی ، تصویری) به کار می رود. در ادامه بیشتر راجع به این مدولاسیون صحبت خواهیم کرد.
GSM در سه باند 900 ، 1800 و 1900 به کار گرفته می شود ، به طوریکه رنج فرکانسی هر یک از آنها در جدول زیر آمده است.
* مسیر Downlink : مسیر سیگنالینگ از طرف BTS به سمت MSمی باشد.
* مسیر Uplink : مسیر سیگنالینگ از طرف MS به سمت BTS می باشد.
Range (Uplink) | Range (Downlink) | Freq-space | Bandwith | NO.Freq | Name |
935-960 (MHZ) | 890-915 (MHZ) | 200 KHZ | 25 MHZ | 124 | GSM900 |
1805-1880 (MHZ) | 1710-1785 (MHZ) | 200 KHZ | 75 MHZ | 374 | DCS1800 |
1930-1990 (MHZ) | 1850-1910 (MHZ) | 200 KHZ | 60 MHZ | 299 | PCS1900 |
شکل زیر فاصله ی فرکانسی بین مسیر Downlink و Uplink را نمایش می دهد.
BSS یا Base Station Subsystem که به معنی زیر سیستم ایستگاه ثابت می باشد ، یکی از قسمتهای اصلی شبکه ی GSM است.
این قسمت وظیفه ی رادیویی سیستم را به عهده دارد و ارتباط رادیویی MS ها (واحدهای سیار) را کنترل می کند.
BSS از دو قسمت BTS و BSC تشکیل شده است و اینترفیس Abis را بین BTS و BSC و همچنین اینترفیس A را بین BSC و MSC به کار می گیرد.
* BTS
BTS مسئول تبادل امواج رادیویی با واحد سیار و همچنین مسئول تبادل و کنترل اطلاعات با BSC می باشد. یک BTS شامل فرستنده و گیرنده های مستقلی می باشد که ارتباط هوایی و رادیویی را با واحد سیار بوجود می آورد و BTS کوچکترین واحد تأمین کننده ی سرویس در شبکه ی رادیویی سیار می باشد که به وسیله ی امواج رادیویی می تواند منطقه ی معینی از شبکه را که سلول نامیده می شود تحت پوشش قرار دهد و هر BTS با توجه به چگالی مشترکین در سلول می تواند از یک تا شش TRX آرایش شود. معمولاً برای هر BTS با توجه به طراحی پوششی برای آن منطقه می توان 3 سکتور در نظر گرفت.
وظایف عمده BTS عبارتند از:
- اجرای پرش فرکانسی (Frequency Hopping)
- رمزنگاری و رمزگشایی اطلاعات روی مسیر رادیویی
- گزارش کیفیت کانال ترافیکی خالی
- ارسال مستقیم اندازه گیریهای توان MS به سمت BSC
- عمل همزمانی بین MS ها و BTS مربوطه
- آشکار سازی قطار پالس های دسترسی تصادفی رسیده از MS های مختلف
- مدیریت خط سیگنالینگ بین BSC و MS
- تطبیق نرخ بیت و اجرای کدگذاری انتقال
BSC *
BSC در بخش رادیویی شبکه ی GSM قرار دارد و وظایف اصلی آن عبارتند از:
- مدیریت شبکه ی رادیویی
- مدیریت BTS ها
- ایجاد ارتباط با MS
- مدیریت شبکه ی انتقال
- برقراری ارتباط بین MS و MSC
BSC برای ارتباط با BTS از لینکهای سرعت بالا (T1 یا E1) روی اینترفیس Abis استفاده می کند و نرخ اطلاعات روی اینترفیس 16kbps ، Abis و روی اینترفیس A ، 64kbps است و برای سازگاری نرخ اطلاعات بین دو نُد BSC و MSC واحدی به نام TRAU یا Transcoder Rate Aduption Unit ، اطلاعات 16kbps را به 64kbps و برعکس تبدیل می کند.
بر اساس قضیه ی نایکوئیست (Nyquist Theorem) در نمونهبرداری از سیگنالهای آنالوگ، برای این که سیگنال گسسته-زمان به دست آمده قابل تبدیل به سیگنال اولیه باشد، باید نرخ نمونهبرداری حداقل ۲ برابر بالاترین مؤلفه ی فرکانسی موجود (دو برابر پهنای باند) در سیگنال اولیه باشد. برای مثال در مورد صوت انسان که حداکثر فرکانس آن ۴ کیلوهرتز است این فرکانس برابر ۸ کیلوهرتز باید باشد.
این
فرکانس خاص را فرکانس نمونهبرداری نایکوئیست مینامند. برای کاربردهای عملی نرخ ۲/۲ مورد استفاده قرار میگیرد
تا دادهها دارای افزونگی (Redundancy) کافی
باشند. این فرکانس در
واقع دو برابر ماکزیمم فرکانس سیگنال آنالوگ است.