1 Системы сотовой связи 4 Общие принципы построения систем сотовой связи Структура сотовой сети

Здесь - радиус окружности описанный вокруг шестиугольника (соты). Очевидно что, - это также и расстояние от центра шестиугольника до его вершины. Причина деления зоны обслуживания системы на соты- недостаточная емкость единственной БС, которая имела бы достаточную мощность и могла бы обеспечить радио покрытие всей территории в той же ограниченной полосе частот. Под емкостью здесь понимается максимальное количество подвижных станций, одновременно обслуживаемых системой.

Рассмотрим сотовую систему, в которой используется метод частотного уплотнения каналов (методы уплотнения каналов рассмотрены в главе 3). Пусть каждой ПС для передачи сигнала требуется полоса частот в Гц, и пусть каждой сотовой системе выделен частотный диапазон шириной Гц. Каждый диапазон шириной Гц можно назвать каналом. Таким образом, система с одной БС, излучающей мощный сигнал и покрывающей всю территорию, предоставляет каналов и может одновременно обслужить только ПС. С другой стороны, разделение зоны обслуживания на соты и их нумерация, как это показано на рис.1.4.1, позволит многократно использовать каналы, если эти каналов соответствующим образом распределить по различным типам сот. Такая группа сот, в которой используются все доступные каналы, исключая их повторное использование называется сотовым кластером или просто кластером (от англ. cluster- группа). В рассматриваемом случае (семи сотовый кластер). При этом количество одновременно обслуживаемых ПС существенно во

-сотовый кластер случае сто кластеромназывается тву каналов ь определена как отнощение зрастает. Площадь одной соты намного меньше области охвата всей системы, поэтому мощность, генерируемая БС одной соты, намного меньше мощности БС, которая покрывает всю зону обслуживания системы. Следовательно, мощность ПС, связанной с близко находящейся БС, в сотовой системе намного меньше мощности ПС в системе с одной БС большой мощности. Обратим внимание на то, что соты, изображенные на рис.1.4.1, пронумерованы таким образом, чтобы расстояние между сотами, обозначенными одним и тем же номером, было максимальным. Таким образом, удастся минимизировать взаимное влияние сигналов, передаваемых в одном частотном канале. Явление помехового влияния сигналов сот, работающих с тем же каналом, что и данная, на сигнал этой соты называется внутриканальной помехой (или соканальной помехой). Это характерная особенность сотовых систем, которую необходимо учитывать при разработке.

Разделение зоны охвата системы на соты, выделение каждой соте подгруппы каналов и возможность изменения мощности БС приводят к возможности реализации гибкой структуры системы. В центрах городов с высокой концентрацией пользователей сотовых телефонов соты обычно имеют меньший размер, а каналы используются большее количество раз. Это позволяет обеспечить больший трафик на единицу обслуживаемой площади. В свою очередь, в сельской местности, где количество ПС зависит, например, только от интенсивности движения по шоссе, соты имеют больший размер, в их распоряжении находятся меньшее количество каналов, а мощности БС выше.

Разделение зоны охвата системы на наборы сот имеет несколько важных последствий. Первое из них уже упоминалось- это существование внутриканальных помех. Второе- необходимость обеспечения автоматической передачи соединения между ПС и текущей БС к следующей БС, при пересечении ПС границы между соседними сотами. Процедура эстафетной передачи соединения носит название хэндовер (от англ. handover- передача контроля). ПС переключается на новую БС, если уровень принимаемого от нее сигнала превышает уровень сигнала, получаемого от текущей БС на установленную пороговую величину.

Важным последствием изменения местонахождения абонента в границах зоны обслуживания системы является необходимость обнаружения местоположения конкретной ПС для установления соединения. Включенная и находящаяся в режиме ожидания ПС должна периодически обновлять информацию о своем местонахождении, чтобы обозначить присутствие в системе связи. Другой способ уточнения местоположения- целая группа БС запрашивает ответ данной ПС, зная, что та находится в зоне обслуживания одной из них.

Важнейшая проблема, которую приходится решать в сотовой радиосистеме, определение топографии размещения БС. Для того чтобы обеспечить удовлетворительное качество соединений по всей области покрытия системы, БС должны быть размешены соответствующим образом, и подгруппы каналов должны быть правильно распределены между ними.

В рассмотренном нами примере (рис.1.4.1) считалось что, ПС равномерно распределены во всей зоне охвата сотовой сети. На самом деле это крайне редкое явление. В реальных условиях имеет место неравномерное распределение ПС в сотовой системе. Кроме того потребности абонентов изменяются как во времени, так и в пространстве. Решением этой проблемы является увеличение емкости системы. Емкость сотовой сети обычно увеличивается следующими методами:

1. разделение сот на секторы- обычно соту разделяют на секторы по 120 градусов. При этом применяются секторные антенны;

2. дробление сот на соты меньшего размера- как правило выполняется путем создания сот меньшего размера в определенной части зоны покрытия соты. Радиусы меньших сот принимаются равными половине радиуса исходной соты, а их площади соответственно становятся меньше в четыре раза. Большие соты используются в районах с небольшим трафиком, а малые- в зонах с более интенсивным трафиком.

Не зависимо от применяемой системы (система с потерями или система с ожиданием), при распределении радиоканалов необходимо учитывать ожидаемую интенсивность нагрузки. Интенсивность нагрузки - это мера использования канала. Она выражается в виде средней относительной занятости канала и измеряется в Эрлангах (Эрл). Например, средняя получасовая занятость канала в течение одного часа эквивалентна интенсивности нагрузки в 0,5 Эрл. В общем случае интенсивность нагрузки для одного пользователя сотовой сети определяется как отношение длительности использования канала абонентом за некоторый промежуток времени на этот промежуток времени:

Одним из основных понятий в сфере сотовых технологий является уровень обслуживания (GOS, Grade of Service). Он представляет собой качественную меру, используемую для определения вероятности получения доступа к каналу при известном количестве каналов в сотовой системе. Уровень обслуживания обычно выражается в виде вероятности блокировки, т.е. вероятности того, что желающий установить соединение пользователь столкнется с отсутствием свободного канала, или что время ожидания свободного канала превысит установленный предел. В системах с потерями вероятность блокировки выражается так называемой первой формулой Эрланга:

Здесь - вероятность блокировки, - это суммарная интенсивность нагрузки одной соты, - количество дуплексных каналов в этой соте. При выводе формулы (1.4.3) предполагают что, количество пользователей бесконечно, а количество доступных каналов конечно. На самом деле количество абонентов конечно, но на несколько порядков превышает количество каналов, поэтому такое предположение не слишком далеко от истины. Суммарную интенсивность нагрузки одной соты можно определить как:

Здесь - количество абонентов в одной соте, - интенсивность нагрузки для одного абонента определяемый из отношения (1.4.2). Первую формулу Эрланга можно представить в виде семейства графиков (рис.1.4.2), описывающих зависимость вероятности блокировки от суммарной интенсивности нагрузки одной соты . Каждый график соответствует определенному количеству каналов в соте.

Вероятность блокировки в системах с ожиданием определяется второй формулой Эрланга. Этот вопрос здесь рассматриваться не будет.



Распределение каналов в сотах. Рассмотрим правила распределения каналов среди сот и секторов. Непосредственное влияние на выбор оказывают межканальные помехи (interchannel interference). Этот тип помех возникает между сигналами, излучаемыми в одной и той же соте (секторе) на разных несущих частотах. Необходимо минимизировать искажения. Этого можно достичь соответствующим подбором частот каналов в каждой соте. Межканальные помехи также тесно связаны с перемещением подвижных станций в границах одной соты и различными расстояниями от подвижных станций до общей базовой станции (эффект ближний - дальний, англ. near-far effect). Из-за не идеальности фильтров, выделяющих отдельные каналы, может возникнуть следующая ситуация: боковые лепестки спектра сигнала из канала, используемого подвижной станцией, расположенной вблизи базовой станции, попадают в полосу пропускания фильтра, выделяющего соседний канал с близкой несущей частотой, используемой удаленной подвижной станцией. Аналогичная ситуация может возникнуть и при передаче в обратном направлении (от базовой станции к подвижной). К примеру, определим отношение сигнал/шум если передающая подвижная станция находится от базовой станции на удалении, в 40 раз превышающем расстояние от подвижной станции- источника искажений, использующей соседний канал в той же самой соте. В этом случае отношение сигнал/шум измеренное перед входом приемного фильтра в приемнике базовой станции, можно определить воспользуясь выражением (1.1.16). Следует также учитывать что, рассматриваемый случай можно отнести к двулучевому распространению ЭМ волн. Поэтому . В таком случае для мощности излучения источника искажений и полезного сигнала на месте приема можно записать следующие выражения:

, .

В таком случае отношение сигнал/шум на входе приемника базовой станции будет равно:

Как видно, межканальные помехи существенно влияют на качество принимаемого полезного сигнала. Существуют несколько способов уменьшения влияния межканальных помех:

1. распределение канальных частот с целью увеличения частотного разноса каналов в данной соте. На практике соседние каналы разделены полосой , где - полоса пропускания приемного фильтра;

2. сложный синтез передающих и приемных фильтров, которые эффективно ослабляют боковые лепестки спектра передаваемых и принимаемых сигналов. Это позволяет повысить избирательность приемника;

3. прецизионное регулирование мощности сигналов, передаваемых базовыми и подвижными станциями по каждому каналу.

Третий способ имеет особое практическое значение. Необходимо обеспечить, чтобы поступающие на базовую станцию сигналы с различных подвижных станций одной соты имели примерно одинаковую допустимо низкую мощность, которая обеспечит требуемое отношение или вероятность появления ошибок. Все действующие сотовые системы применяют контроль мощности подвижных станций.

Если распределение каналов производится единожды и в последующем не меняется, то оно называется фиксированным распределением каналов. Фиксированное распределение каналов- простейший метод распределения ресурсов системы. В действительности он может быть менее удобен, чем в простейшем случае гексагональньх сот с интенсивностью трафика, равномерно распределенного по всей зоне охвата системы. Сложности возникают из-за необходимости учитывать реальное или ожидаемое распределение трафика и разные размеры сот и секторов. При фиксированном распределении каналов установление нового соединения в данной соте возможно только в том случае, если в ней есть незанятые каналы. В случае временного отсутствия доступных каналов абонент может столкнуться с блокировкой соединения. В этот момент в соседних сотах могут быть свободные каналы. Количество запросов может сильно меняться в зависимости от дня недели, времени суток или от конкретного события. Таким образом, фиксированное распределение каналов может оказаться неэффективным решением, приводящим к большой вероятности блокировки в часы наибольшей нагрузки. На рис.1.4.3 представлена классификация стратегий распределения каналов.

Рис.1.4.3.

Метод гибридного распределения каналов устраняет недостатки предыдущего метода. В этом методе каналы в каждой соте делятся на две категории: в первую категорию входят каналы, используемые только в данной соте; ко второй относятся каналы, которые могут быть заимствованы. Соотношение количества каналов в обеих категориях определяется на основе ожидаемого трафика.

Дальнейшее повышение коэффициента использования канала достигается при помощи метода заимствования с упорядочиванием. При этом методе количество каналов, входящих в каждую категорию, динамически меняется в зависимости от объема трафика. Вероятность заимствования присваивается каждому каналу, подлежащему заимствованию. Каналы сортируются в порядке убывания этой вероятности. Значения вероятностей обновляются на основании данных о количестве заимствований каналов.

В методе динамического распределения каналов отсутствуют каналы, постоянно закрепленные за сотами. Каналы выделяются конкретному соединению или последовательно нескольким соединениям. Решение о выделении канала принимается либо центром коммутации, либо подвижной станцией. В первом случае речь идет о централизованном управлении; во втором- о распределенном управлении процессом выделения каналов.

Метод гибкого распределения каналов сочетает в себе преимущества фиксированного и динамического распределений. Каждая сота постоянно имеет в своем распоряжении набор каналов, достаточный для обслуживания трафика средней интенсивности. Центр коммутации управляет остальными каналами, которые могут быть выделены соте, испытывающей нехватку постоянных каналов для обслуживания высокого текущего трафика.

В стратегии гибкого распределения каналов с планированием выделение дополнительных каналов планируется заранее с учетом времени суток и расположения соты. Распределение каналов изменяется в заранее установленные моменты, предшествующие критическому возрастанию интенсивности трафика.

В стратегии гибкого распределения каналов с прогнозированием интенсивность трафика измеряется в режиме реального времени, и центр коммутации подвижной связи может перераспределить каналы в любой момент времени.

Результаты моделирования и анализа свидетельствуют, что при малой интенсивности трафика динамическое распределение каналов даст лучший результат, чем фиксированное. Однако фиксированное распределение показало свое превосходство в условиях больших объемов трафика и равномерного распределения подвижных станций по зоне охвата системы. При фиксированном распределении каналы выделяются таким образом, чтобы обеспечить их максимально многократное использование. Это невозможно осуществить в случае динамического распределения.

Приведенные методы распределения каналов дают всего лишь общее представление о многообразиях способов распределения каналов, представленных в специальной литературе.

1.4.2. Технология и архитектура системы сотовой связи GSM

В 80-х годах ХХ в. в Европе эксплуатировалось множество взаимно несовместимых аналоговых систем сотовой телефонии. Как следствие, пользователи были привязаны к своим операторам, а их мобильные телефоны не работали за пределами области охвата родной системы подвижной связи. Для совместного решения этой проблемы в рамках Европейского Союза была создана специальная рабочая группа по вопросам мобильной телефонии (Group Special Mobile- GSM), в задачи которой входила разработка стандартов всеобщей системы мобильной сотовой телефонии. В создании новой системы принимали участие промышленные, научные и проектно-конструкторские организации из 17 стран. В настоящее время аббревиатура GSM означает Global System for Mobile Communication (глобальная система подвижной связи), что отражает распространение стандарта GSM далеко за пределы Европейского континента.

В настоящее время известны такие спецификации как GSM 850, GSM 900, GSM 1800 и GSM 1900. GSM 850 и 1900 нашли применение в США, Канаде, отдельных странах Латинской Америки и Африки. GSM 900 и 1800 используется в Европе, Азии. Перечисленные спецификации отличаются в основном диапазоном рабочих частот и мощностью излучения БС и ПС. Далее будут рассмотрены два из них- GSM 900 и 1800. Стандарт GSM 900 состоит из более чем 100 книг (описаний) объединенных в 12 серий, от 2 до 30 книг в каждой серии. Ядро стандарта GSM 1800 составляют эти же описания. К ним добавлены 14 дополнительных спецификаций определяющих отличия между этими двумя стандартами.

Основы архитектуры GSM. Зона обслуживания системы GSM разделена на фрагменты (рис.1.4.3), каждый из которых обслуживает центр коммутации подвижной связи (Mobile Switching Center, MSC).

Рис.1.4.3.

MSC представляет собой специализированный центр электронной коммутации, к которому добавлены функциональные блоки, решающие задачи, характерные для системы сотовой подвижной связи. Каждый MSC соединен с соответствующим гостевым регистром местоположения или просто гостевым регистром (Visitor’s Location Register, VLR). Этот регистр содержит необходимую информацию о подвижных станциях, временно расположенных в области обслуживания данного оператора (роуминг). Помимо VLR система GSM каждого оператора оборудована тремя другими регистрами:

- HLR (Home Location Register)- домашний регистр или домашний регистр местоположения- база данных подвижных станций, постоянно зарегистрированных в системе конкретного оператора. Также содержит информацию о наборе услуг предоставляемых каждому абоненту. В HLR фиксируется местоположение абонента для организации его вызова, и регистрируются фактически оказанные услуги. В больших системах может быть больше одного HLR, однако информация о каждом абоненте хранится только в одном из них;

- AUC (Authentication Center)- центр аутентификации база данных, позволяющая определить- разрешен ли допуск к услугам системы абоненту, имеющему данный модуль подлинности- SIM-карту (Subscriber Identity Module);

- EIR (Equipment Identification Register)- регистр идентификации оборудования- база данных серийных номеров подвижных станций, используемых в системе. Номера украденных или потерянных телефонов помещаются в черный список, что позволяет предотвратить дальнейшее использование в системе этих телефонов.

Все MSC в сети соединены друг с другом. Один или более MSC, называемые транзитными центрами коммутации подвижной связи (Gateway Mobile Switching Center, GMSC), играют роль шлюзов во внешние сети, такие, как, телефонные сети общего назначения. Каждый MSC контролирует, по крайней мере, одну подсистему базовых станций (Base Station System, BSS) которая состоит из контроллера базовых станций (Base Station Controller, BSC) и некоторого количества базовых приемопередающих станций или просто базовых станций (Base Transceiver Station, BTS). Базовая станция состоит из подсистемы выполняющей основные функции передачи и приема сигналов, а также блока, реализующего простые функции контроля и управления. В базовой станции выполняются также процедуры GSM-кодирования/декодирования речи и производится адаптация скорости передачи данных. Базовые станции обычно располагаются в центрах сот, покрывающих всю область обслуживания системы. В таких сотах функционирует определенное количество подвижных станций (Mobile Station, MS), имеющих возможность динамически изменять свое местоположение. Они осуществляют информационный обмен с ближайшей (или с сильнейшей) базовой станцией.

Основная задача MSC заключается в координации установления соединения между двумя мобильными абонентами системы GSM или между одним пользователем системы GSM и абонентом внешней сети.

1. полоса частот 890-915 МГц- для передачи сообщений с ПС на БС (uplink);

2. полоса частот 935- 960 МГц- для передачи сообщений с БС на ПС (downlink).

Как видим, дуплексная передача данных осуществляется в режиме FDD (Frequency Division Duplex- дуплексная передача с частотным разделением). При переключении каналов во время сеанса связи разность между этими частотами (между частотами двух диапазонов, а не соседними частотами) постоянна и равна 45 МГц. Разнос частот между соседними каналами связи составляет 200 кГц. Таким образом, в отведенной для приема/передачи полосе частот шириной 25 МГц размещаются 124 канала связи. В стандарте GSM используется многостанционный доступ FDMA/ТDМА, т.е. с частотно- временным разделением каналов, что позволяет на одной несущей частоте разместить 8 речевых каналов одновременно. Более наглядно сказанное представлено на рис.1.4.4.

Такую структуру распределения частот в системе GSM можно экстраполировать к любой из вышеперечисленных спецификаций. В табл. 1.4.1 показаны эти и другие основные технические характеристики стандартов GSM 900/1800.

Табл.1.4.1.

Восемь слотов составляют кадр. Каждый слот соответствует своему каналу речи, т.е. в каждом кадре передается информация восьми речевых каналов. В каналах трафика и в ассоциированных с ними каналах управления 26 кадров образуют мультикадр. В свою очередь, 51 мультикадр составляет суперкадр длительностью 6,12 с. В случае каналов вещания и расположенных в тех же слотах каналов управления, мультикадр состоит из 51 последовательного кадра, а суперкадр состоит из 26 мультикадров. В обоих случаях 2048 суперкадров образуют высший уровень временной иерархии системы GSM- гиперкадр (рис.1.4.5). Он длится 3 ч 28 мин. 53 с и 760 мс. По истечении этого времени системные часы возвращаются к своему исходному состоянию. Длительность периода системных часов GSM обусловлена, в основном, применением алгоритма шифрования данных, использующего номер текущего кадра для генерирования ключа шифрования. Применение большого периода системных часов позволяет предотвратить несанкционированную расшифровку пользовательской информации и увеличивает уровень безопасности и конфиденциальности разговора.

Рассмотрим структуру временного слота.

1. Т- Tail bit (хвостовые биты). Повторяется два раза. Необходимы как защитные бланки по краям пакета;

2. S- Stealing flag (скрытые флажки). Повторяется два раза. Определяет тип передаваемой информации, т.к. она может как пользовательской так и служебной;

3. TS- Training Sequence (обучающая последовательность). Предназначен для оценки качества связи, определения задержек информации между БС и ПС;

4. G- Guard period (защитный интервал).

Для передачи информации по каналам связи и управления, подстройки несущих частот, обеспечения временной синхронизации и доступа к каналу связи используется пять видов временных интервалов:

1. Нормальный временной интервал- для передачи пользовательской и служебной информации. Именно такой интервал мы рассмотрели на рис.1.4.5;

2. Временной интервал подстройки частоты- для синхронизации по частоте ПС. Повторяющиеся интервалы подстройки частоты образуют канал коррекции частоты;

3. Интервал временной синхронизации- для синхронизации по времени БС и ПС. Повторяющиеся интервалы временной синхронизации образовывают так называемый канал синхронизации;

4. Установочный интервал- для установления и тестирования канала связи. Этот интервал не содержит в себе информации, т.к. в его задачи входит информирование о том, что передатчик функционирует;

5. Интервал доступа- для разрешения доступа ПС к новой БС.

1. Когда ПС находится в режиме ожидания, ее приемное устройство постоянно сканирует либо все каналы системы, либо только управляющие каналы.

2. Для вызова абонента всеми БС фрагмента сети по каналам управления передаются сигналы вызова.

З. ПС вызываемого абонента при получении сигнала вызова отвечает по одному из свободных каналов управления.

4. БС, принявшие ответный сигнал, передают информацию о его параметрах в центр коммутации MSC, который переключает разговор на ту БС, где зафиксирован максимальный уровень сигнала ПС вызываемого объекта.

5. Во время набора номера ПС вызываемого абонента занимает один из свободных каналов БС, уровень сигнала которой в данный момент максимален.

6. По мере удаления вызываемого абонента от БС или в связи с ухудшением условий распространения радиоволн уровень сигнала уменьшается, что ведет к ухудшению качества связи.

7. Улучшение качества разговора достигается путем автоматического переключения вызываемого абонента на другой канал радиосвязи. Аналогичные действия предпринимаются при снижении качества связи из-за влияния помех или при возникновении неисправностей коммутационного оборудования. Для контроля таких ситуаций БС снабжены специальными устройствами, периодически измеряющими уровни сигналов ПС, передающих речевые сигналы, и сравнивающими эти уровни с допустимыми пределами.

На мировом рынке существует большое количество и многообразие ПС, однако все они имеют следующие типовые блоки (рис.1.4.6):

1. блок управления, в который входят дисплей и клавиатура (иногда туда включают микрофон и телефон);

2. приемо-передающий блок;

3. антенный блок с коммутатором каналов и диапазонов;

4. логический блок (мозговой центр ПС) включает цифровой сигнальный процессор DSP (Digital Signal Processor), иногда называемый CPU (Central Processor Unit), со своей оперативной и постоянной памятью, часто в его состав включают эквалайзер, канальный и речевой кодеки и др.;

5. идентификационный пользовательский модуль SIM-карта.

Структурная схема цифровой ПС, работающего в стандарте GSM, представлена на рис.1.4.7. Как было отмечено выше (рис.1.4.6), все основные блоки на рис.1.4.7 развернуты более подробно по основным каскадам.

1. Антенный блок.

- Антенна. В простейшем случае четвертьволновый вибратор- штырь, имеющей длину . При этом она выполняет функции передающей и приемной антенны (следует отметить, что антенну выполняют часто в виде спиральной укороченной антенны, по основным параметрам аналогичную стандартной полуволновой антенне);

- Антенный переключатель. Это электронный коммутатор, управляемый из CPU и подключающий вход антенны либо на выход передатчика, либо на вход приемника.

В системах стандарта GSM передатчик и приемник работают не одновременно и режим передачи осуществляется только в течение 1/8 длительности кадра. Это значительно уменьшает расход энергии аккумуляторной батареи и увеличивает время функционирования как в режиме передачи (разговор), так и в режиме приема (ожидание).

2. Приемо-передающий блок.

Рассмотрим основные блоки передатчика (ПРД), их назначение и функции.

- Речевой сигнал, преобразованный микрофоном (Мк) в электрический аналоговый сигнал и усиленный усилителем низкой частоты (УНЧ), поступает в аналого-цифровой преобразователь (АЦП), на выходе которого речевой сигнал преобразуется в цифровую форму и далее передача сигнала речи производится в цифровой форме.

- Кодер речи осуществляет кодирование речевого сигнала, то есть преобразование сигнала (имеющего цифровую форму). В частности в АЦП и кодере речи осуществляется ИКМ, где частота дискретизации составляет 8кГц, а число уровней квантования выбирают равной 2¹⁶.

- 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; кроме того, кодер канала вводит в состав передаваемого сигнала информацию управления, поступающую от CPU.

- Фазовый модулятор (ФМ) реализует фазовую манипуляцию ВЧ сигнала.

- Смеситель (СМ) предназначен для переноса сигнала на выходе фазового модулятора в диапазон частот 890- 915 МГц под действием сигнала, поступающего с синтезатора частот управляемого из CPU.

- Фильтр сосредоточенной селекции (ФСС) (обычно выполняемый на кремниевом фильтре) настраивается на одну из выбираемых CPU несущих частот и реализует фильтрацию высших гармоник для уменьшения межканальных влияний.

- Усилитель мощности (УМ) не только усиливает высокочастотный сигнал с выхода ФСС, но и под действием команд из CPU меняет коэффициент усиления (то есть используется режим нелинейного усиления), тем самым в зависимости от расстояния между ПС и БС выходная мощность передатчика ПС автоматически регулируется.

- Высокочастотный сигнал с выхода усилителя мощности через ФСС поступает в антенный коммутатор (АК) и в случае передачи речевого сигнала CPU переключает АК в режим передачи.

Следует отметить, что тракт: ФМ-СМ-ФСС-УМ-ФСС очень часто реализуют в виде однокристальной интегральной микросхемы.

Таким образом, аналоговая часть передатчика выполняет обычные функции переноса информации кодированного цифрового сигнала в область несущей частоты выбранного частотного канала передачи, а цифровая часть- с активным участием CPU- обработку и передачу информации (речь и т.п) в цифровой форме с добавлением информационных потоков управления, защиты, адреса и т.п.

Рассмотрим основные блоки приемника (ПРМ), их назначение и функции.

- Высокочастотный сигнал в диапазоне 935- 960 МГц принимается антенной и через антенный коммутатор (включаемый CPU в режиме приема) поступает в высокочастотный фильтр (обычно фильтр поверхностной акустической волны (ФПАВ)- керамический фильтр), усиливается в высокочастотном малошумящем усилителе (МШУ).

- Первый смеситель СМ1 позволяет сдвинуть сигнал в более низкочастотную область, при этом на второй вход СМ1 гетеродинный сигнал подается с синтезатора частот (управляемого от CPU). ФСС на ПАВ (ФСС1) выделяет сигнал на первой промежуточной частоте и далее этот сигнал усиливается в тракте усилителей первой промежуточной частоты УПЧ1.

- Сигнал первой промежуточной частоты поступает на вход второго смесителя СМ2. На второй вход СМ2 подается сигнал гетеродина от генератор частот. Далее ФСС2 на ПАВ выделяет сигнал второй промежуточной частоты, который усиливается УПЧ2 и поступает в блок демодуляции.

- Блок демодуляции. В блоке сигнал вначале демодулируется в фазовом демодуляторе (ФДМ) при этом на вход канального эквалайзера он поступает в виде цифрового видеосигнала. Назначение канального эквалайзера состоит в компенсации той разности хода между составляющими радиолучами при многолучевом распространении радиоволн, которая приводит к межсимвольной интерференции. Эквалайзер по своей сути- это адаптивный фильтр, настраиваемый таким образом, чтобы сигнал на его выходе был по возможности в большей степени очищен от межсимвольных искажений, содержащихся во входном сигнале. Далее цифровой сигнал попадает в декодеры канала и речевого сигнала.

Декодер канала реализует процесс, обратный кодированию, и с учетом закодированной в кодере канала управляющей информации и речевого закодированного сигнала, декодирует весь поток информации.

Декодер речи декодирует цифровой поток речевой информации для дальнейшего преобразования ее из цифровой формы в аналоговую в цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП).

Далее электрический сигнал аналоговой речевой информации подается на телефон. Таким образом, завершается прием информации, переданной от БС на ПС.

Синтезатор частот (СЧ), являющийся задающим генератором колебаний высокой частоты (а именно, несущей частоты, зависящей от условий передачи или приема) для передачи информации по радиоканалу. Синтезатор используется в работе как передающего устройства, так и приемного, переключаясь в разные области выделенной полосы частот для передачи и приема. Кроме указанных основных функций, СЧ, под действием управляющих сигналов от CPU, реализует процесс скачков по частоте (frequency hopping), при этом в стандарте GSM используются медленные скачки с переключением по частоте в каждом очередном кадре.