Подвижная станция – элемент системы сотовой связи. PDF Print E-mail
Written by Administrator   
Tuesday, 08 May 2012 17:00

Рассмотрение элементов системы сотовой связи начнем с подвижной станции – наиболее простого по функциональному назначению и устройству, к тому же единственного элемента системы, который не только реально доступен пользователю, но и находится у него в руках в буквальном смысле этого слова.

Блок-схема подвижной станции приведена на рис.2.6. В ее состав входят:
блок управления;
приемопередающий блок;
антенный блок.


Рис. 2.6. Блок-схема подвижной станции (абонентского радиотелефонного аппарата)

Приемопередающий блок, в свою очередь, включает передатчик, приемник, синтезатор частот и логический блок.

Наиболее прост по составу антенный блок: он включает собственно антенну – в простейшем случае четвертьволновой штырь – и коммутатор прием-передача. Последний для цифровой станции может представлять собой электронный коммутатор, подклю­чающий антенну либо на выход передатчика, либо на вход приемника, поскольку, как будет ясно из дальнейшего, подвижная станция цифровой системы никогда не работает на прием и передачу одновременно.

Функционально несложен и блок управления. Он включает микротелефонную трубку – микрофон и динамик, клавиатуру и дисплей. Клавиатура (наборное поле с цифровыми и функциональными клавишами) служит для набора номера телефона вызываемого абонента, а также команд, определяющих режим работы подвижной станции. Дисплей служит для отображения различной информации, предусматриваемой устройством и режимом работы станции. Некоторое представление как о типах команд, так и о ха­рактере отображаемой информации дает содержание последующих записей.

Приемопередающий блок значительно сложнее.

В состав передатчика входят:
аналого-цифровой преобразователь (АЦП) – преобразует в цифровую форму сигнал с выхода микрофона и вся последующая обработка и передача сигнала речи производится в цифровой форме, вплоть до обратного цифро-аналогового преобразования;
кодер речи осуществляет кодирование сигнала речи – преобразование сигнала, имеющего цифровую форму, по определенным законам с целью сокращения его избыточности, т.е. с целью сокращения объема информации, передаваемой по каналу связи;
кодер канала – добавляет в цифровой сигнал, получаемый с выхода кодера речи, дополнительную (избыточную) информацию, предназначенную для защиты от ошибок при передаче сигнала по линии связи; с той же целью информация подвергается определенной переупаковке (перемежению); кроме того, кодер канала вводит в состав передаваемого сигнала информацию управления, поступающую от логического блока;
модулятор – осуществляет перенос информации кодированного видеосигнала на несущую частоту.

Приемник по составу в основном соответствует передатчику, но с обратными функциями входящих в него блоков:
демодулятор выделяет из модулированного радиосигнала кодированный видеосигнал, несущий информацию;
декодер канала выделяет из входного потока управляющую информацию и направляет ее на логический блок; принятая информация проверяется на наличие ошибок, и выявленные ошибки по возможности исправляются; до последующей об­работки принятая информация подвергается обратной (по отношению к кодеру) переупаковке;
декодер речи восстанавливает поступающий на него с кодера канала сигнал речи, переводя его в естественную форму, со свойственной ему избыточностью, но в цифровом виде;
цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) преобразует принятый сигнал речи в аналоговую форму и подает его на вход динамика;
эквалайзер служит для частичной компенсации искажений сигнала вследствие многолучевого распространения; по существу, он является адаптивным фильтром, настраиваемым по обучающей последовательности символов, входящей в состав передаваемой информации; блок эквалайзера не является, вообще говоря, функционально необходимым и в некоторых случаях может отсутствовать.

Заметим, что для сочетания кодера и декодера иногда употребляют наименование кодек (например, канальный кодек , речевой кодек).

Позже мы вернемся к методам кодирования и модуляции, используемым в сотовой связи, и рассмотрим их подробнее, а также познакомимся с принципом работы эквалайзера.

Помимо собственно передатчика и приемника, в приемопередающий блок входят логический блок и синтезатор частот. Логический блок – это по сути микрокомпьютер со своей оперативной и постоянной памятью, осуществляющий управление работой под­вижной станции. Характер выполняемых им функций будет примерно понятен после знакомства с разд. 2.3. Синтезатор является источником колебаний несущей частоты, используемой для передачи информации по радиоканалу. Наличие гетеродина и преобра­зователя частоты обусловлено тем, что для передачи и приема используются различные участки спектра (так называемое дуплексное разделение по частоте). Конкретные значения частот и полосы каналов, используемые в различных стандартах, мы приведем в соответствующем разделе.

В заключение раздела отметим еще несколько моментов. Блок-схема рис.2.6 является существенно упрощенной. На ней не показаны усилители, селектирующие цепи, генераторы сигналов синхрочастот и цепи их разводки, схемы контроля мощности на передачу и прием и управления ею, схема управления частотой генератора для работы на определенном частотном канале и т.п. Для обеспечения конфиденциальности передачи информации в некоторых системах возможно использование режима шифрова­ния; в этих случаях передатчик и приемник подвижной станции включают соответственно блоки шифрования и дешифровки сообщений. В подвижной станции системы GSM предусмотрен специальный съемный модуль идентификации абонента (Subscriber Identity Module – SIM). Некоторая дополнительная информация по режиму шифрования и использованию модуля SIM будет приведена далее.

Подвижная станция системы GSM включает также так называемый детектор речевой активности (Voice Activity Detector), который в интересах экономного расходования энергии источника питания (уменьшения средней мощности излучения), а также сни­жения уровня помех, неизбежно создаваемых для других станций при работающем передатчике, включает работу передатчика на излучение только на те интервалы времени, когда абонент говорит. На время паузы в работе передатчика в приемный тракт дополнительно вводится так называемый комфортный шум . В необходимых случаях в подвижную станцию могут входить отдельные терминальные устройства, например факсимильный аппарат, в том числе подключаемые через специальные адаптеры с использованием соответствующих интерфейсов.

Если представить блок-схему аналоговой подвижной станции, то она будет проще рассмотренной цифровой за счет отсутствия блоков АЦП/ЦАП и кодеков, но сложнее за счет более громоздкого дуплексного антенного переключателя, поскольку аналоговой станции приходится одновременно работать на передачу и на прием.