5.4. Қазіргі заманғы қозғалмалы (мобилді) радиобайланыс жүйелері

Қозғалмалы радиобайланыстың осы уақытта істеп тұрған және перспективті жүйелері (РПЖ), белгіленген аймақта еркін орналасуы бар, мобилді абоненттердің көп мөлшерін бір уақытта байланыспен қамтамасыз етуге тиісті. Сондықтан іс жүзінде барлық РПЖ көпстанциялық қатынас әдісі бойынша құрылған. Байланыс теориясында көпстанциялық қатынас (КҚ) сөзі бірбазалық қабылдап-тарату станциясына (БҚТС) немесе бірнеше мобилді станциялардың (МС) жерсеріктік ретрансляторына хабарласуға мүмкіндік жатыр дегенді көрсетеді, бұл жағдайда оларға БҚТС, не жерсеріктік ретранслятор арқылы бір уақытта ақпаратты таратуға және ақпаратты алуға болады.

КҚ әдістерінің тиімділігі негізінен өткізушілік қабілетіне (сыйымдылығына), шапшаңдылығына, пайдаланатын жиіліктік ресурсына және байланыс жүйесінің кейбір басқа көрсеткіштері бойынша бағаланады. Бұл жағдайда кез келген байланыс жүйелерінің сыйымдылығы сөзінің түбінде әртүрлі арналардың санын айтады – радиобайланыстық, телефондық, теледидарлық, сандық деректерді тарату және басқалар, немесе одан да жалпылай түрде, сандық жүйлер үшін,– яғни берілген желі арқылы секундына жіберуге болатын биттердің санын.

КҚ – тың ең жақсы әдісін таңдау мәселесі, радиобайланыс жүйесінің оптималды параметрлері мен сипаттамаларын қамтамасыз ететін, ортогональды сигналдардың базисінің (ансамблінің) табылуында жатыр. Радиотехникада және ақпаратты тарату теориясында ортогоналды сигналдардың базисін қалыптастыру сигналдарды жиілігі, уақыты және түрі бойынша бөлуіне негізделген. Ортогоналды сигналдардың базистерін қалыптастыру әдістеріне сәйкес КҚ – ты ұйымдастырудың үш негізгі тәсілін ерекшелеп бөледі.

Жұмысты ұйымдастырудың ең қарапайым түрі – жиіліктік бөлінген арналары бар көпстанциялық қатынас (ЖБКҚ), яғни мұнда әрбір қозғалмалы станция спектралдық диапазонның берілген аумағындағы әлдебір жиіліктер жолағында жұмыс істейді. Көрші арналардың жұмысшы жолақтарының арасында, әртүрлі қозғалмалы станцияялардың қабылдайтын сигналдарын қажетті дәлдікпен бөлуге мүмкіндік беретін, кішкене жиіліктік қорғаныс интервалдары қарастырылған. Бірақ та барлық елдерде пайдаланатын жиіліктік спектр – аса бағалы стратегиялық қор және бұл орны толмас мемлекеттік ресурс.

Жиіліктік спектрдің шектеулігі, уақыт бойынша бөлінген арналары бар көпстанциялық қатынасты пайдаланатын (УБКҚ, ағыл.- TDMA), қозғалмалы байланыс жүйелерінің таралуына әкелді. Мұндай қатынаста қозғалмалы станциялардағы сигналдардың ортогоналдығына, олардың әрқайсысы үшін сигналдарды сәулелендіру немесе қабылдау үшін анықталған, периодты қайталанатын уақыттық интервалды - TDMA – кадрды бөлумен қол жетеді. Кадрдың ұзақтылығы негізінен желілік трафиктің (ақпараттық жүктемемен, таратылатын ақпараттық ағындармен, байланыс желісі арқылы келіп түсетін ақпарат мөлшерімен) анықталады. Базалық және қозғалмалы станциялардың сәулеленіп шығатын сигналдары интервалдары өзара синхрондалған, яғни бұл олардың уақыттық бір-бірін жауып кетіуін болдырмайды.

Қозғалмалы байланысты ұйымдастырудың үшінші әдісі – арналарды кодалық бөлуі бар көпстанциялық қатынас (КБКҚ; ағыл. - CDMA) кеңжолақты немесе шуылға ұқсас сигналдарды пайдалануға негізделген. КБКҚ (CDMA) стандартындағы қозғалмалы радиобайланыс жүйелерінде арналардың жиіліктік те, уақыттық та бөлуінің барлық артықшылықтарын пайдаланады. Біріншіден, сигналдың үлкен ұзақтылығы бар, уақыт бойынша біркелкі үлестірілген және сондықтан да шыңдық сәулелену қуаты, орташа қуаттары бірдей болғанымен, ЖБКҚ және УБКҚ –ге қарағанда әлдеқайда кішкентай. Екіншіден, үлкен ұзақтылықты сигналдарда сәулелену импульсінің тіктік және қуатты фронттары жоқ. Үшінші артықшылығы – CDMA байланыс жүйелері, сөйлесулердің идеалды жасырындылығын және бөгеуілдерден қорғануды қамтамасыз етіп, көптеген кодалық комбинацияларды енгізуге мүмкіндік береді. Жоғарыда бірөлшемді сигналдардың бөліну әдістері қарастырылғанын атап өтейік. Байланыстық және басқа радиотехникалық ақпараттық жүйелерде, радиотолқындардың келіп түсуі мен олардың кеңістік поляризациясы бағыты бойынша, кеңістіктік бөлінуімен көпстанциялы қатынастың (КБКҚ) тағы әртүрлі әдістері пайдаланылады.

Қазіргі қолданыстағы қозғалмалы байланыс жүйелерін үлкен бес топқа бөлуге болады:

● Қозғалмалы байланыстың ұялық жүйелері (ҚБҰЖ);

● Қозғалмалы байланыстың профессионалдық жүйелері (ҚБПЖ);

● Дербес радио шақырудың жүйелері (ДРШЖ), немесе пейджингтік жүйелер (ағылшын. paging – жазба хабар);

● Жерсеріктік байланыстың қозғалмалы жүйелері (ЖБҚЖ);

● Сымсыз телефондар жүйелері (СТЖ).

Барлық тізіп шыққан қозғалмалы байланыс жүйелері ұялық концепция негізінде құрылған.

Ұялы қозғалмалы (мобилдік) байланыс жүйелері. 1946 жылы телекоммуникация (лат.communication- байланыс) компанияларының бірі АҚШ –таратушы станциясы бар байланыс жүйесі Миссури штатында, Сент-Луиста мобилді ұялы байланыстың бірінші желісін ұйымдастырған. Бұл қарапайым алты арналы (яғни алты тасымалдаушы жиілікті) абоненттік хабарларды тарату мен қабылдауға арналған бір базалық қабылдау-тарату станциясы бар байланыс желісі. Бұл байланысы желісі «шарасыздық» немесе «фатальдылық» деп аталатын ұстаныммен құрылған: қаладағы ең биік көп қабатты үй үстіне антеннаны орнатып, оған аса қуатты таратқышты қосқан. Бұл максималды мүмкін болатын аймақты байланыспен қамтамасыз етуге жағдай жасады. Бірақ та, мұндай әдістің екі негізгі кемшілігі бар. Біріншіден, екі жақта байланысты қамтамасыз ету үшін, мобилді және базалық станцияның қуаттары бірдей болуы керек. Ол үшін қозғалмалы або-

нентте тұрақты токтың генераторы мен үлкен сыйымдылықты аккумулятор болуы керек. Екінші маңызды проблема байланыс желісі сыйымдылығы. Осы байланыс жүйесіне шектелген жиіліктік ресурс берілгендіктен, қызмет көрсетілетін абоненттер санының өсуі базалық станцияның тасымалдаушы жиіліктерінің санының пропорционалды өсуін талап етеді.

Бірінші мәселе элементтік базасының қарқынды дамуымен табысты шешіліп жатыр, соның ішінде биполярлы транзисторлардың ойлап табылуымен (биполярлы транзисторды 1948 ж. АҚШ–та Браттейн У.Х, Шокли У, Бардин Дж. ойлап тауып, жасап шығарды; 1952 жылы Шокли өрістік транзисторды жасады). Шектелген жиіліктік қорды пайдаланудың эффективті мәселесін байланыс жүйесінің, қарапайым ұялы концепциясын жасау жолымен шешуге мүмкіндік туды, оның мәнісі өте қарапайым. Барлық

5.10 – сурет. Қозғалмалы байланыстың

ұялық жүйесін құру құрылымы

қызмет көрсетілетін байланыс аймағы араның омартасының рамкасы жазықтығына ұқсас жіңішке рамкасымен аналогты байланыс үлкен емес алтыбұрышты ұяшықты шектесулер – ұяшықтарға бөлінеді (5.10- сурет). Әр ұяшықтың орталығында, алдын-ала болжанылатын трафикке сәйкес абонентті байланысты орнатуға жеткілікті бір немесе бірнеше белгілі тасымалдаушы жиіліктері (байланыс арналары) бар кішкене қуатты базалық қабылдау-таратушы станция (БҚТС) орналасқан. Базалық станциялар, сымдық, радиоарналы байланыс немесе талшықты – оптикалық байланыс желісі (ТОБЖ) көмегімен ұялық терминал шығысына жалғанған, ал ол жалпы пайдаланудың телефондық желісіне (ЖПТЖ) қосылған. Атап өткен жөн, ұялы байланыс желісінде қандай да бір аймақты радиоқамту, физикалық жағынан базалық қабылдау-таратушы станцияларының (БҚТС) бағытталу диаграммалары шеңберлі антенналары бар ұяшықтармен жүзеге асырылады. Және де бұған қарамастан нақты байланыс ұялы модель бойынша іске асырылады. Өйткені көрші шеңберлердің қиылысуы хорда бойынша болады және олар алтықырлы ұяшықтарды құрады (5.10 - сурет). Қандай-да болмасын ұяшықтың әрекет ету радиусы кішкентай болатындықтан, айталық, 1...5 км, бір базалық станция кішкене көлемді аймаққа қызмет көрсетеді және сондықтан онық қуаты (сол сыяқты мобилді станцияның қуаты) айтарлықтай төмендеуі мүмкін. Шындығында әрбір базалық станцияның қуаты оншақты және жүздеген есе азаюы мүмкін, бірақ та олардың қосынды қуаты өте үлкен екені анық және осы аймаққа қызмет көрсетуге тиіс бір ірі БҚТС қуатына жақындайды.

Антенналарының шеңберлі бағытталу диаграммасы (БД) бар БҚТС бірдей қуаты бар сигналды іс жүзінде шеңбер бойынша жүзеге асырады, бұл көрші ұяшықтардағы абоненттік станциялар үшін барлық бағыттағы бөгеуліктерді қабылдаумен бірдей. Бұл жағдайда сигналдарды қабылдауға аса кедергілік әрекетті сәйкес келетін жиіліктік арналар бойынша өзара бөгеуілдер - арналас бөгеуілдер жасайды. Арналас бөгеуілдердің әсерінен құтылу үшін бірдей тасымалдаушы жиіліктер жиынтығы бар ұяшықтарды басқа жиіліктер жиынтығы бар буферлік ұяшықтармен араластырып орналастырады. Қызмет атқару аймағындағы әртүрлі жиіліктер жиынтығы бар ұяшықтар тобы кластер деп аталады, ал жиынтықтағы жиіліктер саны – кластер өлшемдігі деп. 5.16 –суретте жуандау сызықпен кластер өлшемділігі n = 7 ұялық құрылымы белгіленген.

Секторлық БД –сы бар бірнеше бағытталған антенналарды ұялық БТС-да пайдалану әдісі арналас бөгеуліктердің деңгейін айтарлықтай төмендетуге мүмкіндік береді. Секторлық БД –сы бар антенна іс жүзінде сигналдың бүкіл энергиясын берілген бағытта сәулелендіріп шығарады, ал бүйірлес сәуле шығару деңгейі минимумға дейін қысқарады. БҚТС-тың секторлық құрылысы арналас бөгеуліктердің деңгейінің біруақытта төмендеуімен қатар жиіліктер жиынтығын көп есе қолдануға мүмкіндік береді.

Ең үлкен сыйымдылықты алты 60 градустық антеннасы бар төрт БҚТС-тан тұратын, радиобайланыстың ұялық моделдік жүйесі қамтамасыз етеді (5.12- сурет). Осы модель жүйесі құрылымдық сұлбасынан көрініп тұр, төрт БТС-тын тұратын (төрт ұяшық жуандау сызықпен ерекшеленген) аумақта әрбір жиілік екі рет пайдаланылады. Осындай моделді құру арқылы, бір ұядағы алты 60 градустық антеннаның әсер ету шегінде төрт БҚТС –ның әрқайсысы тасымалдаушы жиіліктердің он екі тобымен ( n = 12) жұмыс істей алады.

Жиіліктер жиынтығын қайталап пайдалануы бар ұялық байланыс жүйелері– мобилдік абоненттің орналасу координаттары алдын-ала белгісіз және осы жүйе қызмет көрсететін аймақ шегінде болжанбайды деген маңызды талапты ескере отырып жасалған.

Ұялық концепцияға сондай-ақ сөйлесу сигналдарын бір ұяшықтан екіншісіне «эстафеттік беріліс» (ағыл. hand off – ілесе жүру немесе асырып беру) кіреді, осының нәтижесінде абонент, ұяшықтар шекарасын еркін кесіп өтіп, бір базалық станциядан екіншісіне автоматты қосылып, сөйлесуді жалғастыра береді.

Әдетте ұялы байланыс жүйесін ендіру, әрекет ету радиусы 1..35 км радиусты аз санды ірі ұяшықтарды жайластырудан басталады, оларды макроұяшықтар деп атайды. Сосын макроұяшықтық құрылым біртіндеп ұсақ ұяшықтары бар (микроұяшықтар) және әрекет ету радиусы 1000 метрге дейінгі желіге түрлендіріледі. Ұялы жүйе байланысының мұндай түрлендіруі тармақтау деп аталады. Бұл жағдайда базалық станциялардың радиотаратқыштарының қуаты одан сайын азаяды. Микроұяшықтаржақын қашықтықтарда баяу жүріп жүрген немесе көшеде, ғимараттарда, вокзал, аэропорттарда тұрған абонементтерге қызмет көрсететін трафиктерге арналған.

Алайда, микроұяшық пен макроұяшықты байланыс желілерінің құрылу принципі әртүрлі. Бірінші айырмашылық ол БҚС-лар арасындағы қосылыстар санының көбеюімен байланысты, ал бұл дегеніміз абоненттің «эстафеталық беріліс» кезіндегі ажырап-қосылуының шапшаң алгоритімі болуын талап етеді. Екінші айырмашылық ол қызмет көрсетілетін аумағы кішкене аймақтағы радиотолқындардың таралу шарттарын болжамдау қиын-

5.11 – сурет. Он екі жиіліктік тобы бар ҰҚБЖ –сі моделі

дылығы. Бұл үшін мекеннің электрондық карталары, көшелердің құрылымының, үйлердің, құрылыстардың және т.б. топографиясы керек. Егер қандай-да болмасын ұяшықта немесе ұяшықтар тобында трафик есептеме мәнінен асып кетсе, онда ол оны бірнеше өте ұсақ ұяшықтар қатарына немесе қызмет көрсету радиусы 10..100 метрге дейінгі және БҚТС таратқыштарының төмен қуаты бар пико ұяшықтарға бөледі. Бұл жағдайда жаңа құрылған пикоұяшықтар санына тең еседе байланыс желісінің өткізгіштік қабілеті өседі. Ережеге сәйкес, желінің микро- және пикоұяшықтық құрылымында эстафеталық беріліс пен көп рет жиіліктерді пайдалану қажеттілігі қолданылмайды.

Қазіргі электрондық және радиотехнологияның қарқынды дамуы, мобилдік станцияда өзінің бағытталу диаграммасын автоматты түрде жөнге келтіретін БҚТС-да интеллектуалды антенналар жүйесін қолданумен байланысты ҚҰБЖ-нің құрылымының жаңа концепсиясын меңгеруге мүмкіндік береді. Іс жүзінде цифрлы байланыс жүйесі үшін арнайы жасалған фазалық антенна торларын (ФАТ) және адаптивті антенналарды енгізумен бұған қол жетті.

Қабылдағыштардағы төменгі деңгейдегі арналас бөгеуліктерді қамтамасыз ететін және сөйлесіп тұрған абоненттің бағытында антеннаның максималды күшейту коэффициентін жүзеге асыратын адаптивті ФАТ тиімді болып табылады.

Интеллектуалды антенна торы қарапайым антенналар (сәуле шығарғыштар) қатарынан тұрады, олар микропроцессор арқылы қабылданатын радиосигналдардың амплитудалық және фазалық анализаторларымен біріктірілген.Мобилюік станцияданэлементарлық антенналарға келіп түсетін сигналдардың амплитудалық және фазалық қатынастарын талдау нәтижесі бойынша сигналдық процессор оптималды қабылдау бағытын анықтайды да, тордың қажетті бағытталу диаграммасын қалыптастырады.

ЖПТЖ

БЖ

БКО

- БТС

5.12 –сурет. Ұялық қозғалмалы байланыс жүйесі құрылымдық

сұлбасы

Қазіргі уақытта Ресейде көбінесе шетелдік төрт стандартты ҚҰБЖ қолданылады: аналогты – NMT-450 (Nordic Mobile Telephone System – Скандинавиялық қозғалмалы телефон байланыс жүйесі) және AMPS (Advanced Mobile Phone System – Перспективті қозғалмалы телефон жүйесі), цифрлық – GSM (Global System for Mobile Communications – Ғаламдық қозғалмалы байланыс жүйесі), D-AMPS (D-digital - цифрлық) және Qualcomm фирмасының CDMA желісі. Барлық осы қозғалмалы байланыстың жүйелері 0,1-ден 35 км-ға дейінгі радиустағы ұяшықтар үлгілерін қолданады. Іс жүзінде барлық ұялы байланыс жүйесі типтік құрылымдық сұлбамен құрылады (5.12 - сурет). ЖПТЖ және базалық станция арасында интерфейс болып табылатын ұялы желінің басты элементі –байланыстың коммутация орталығы (БКО) (бір нүктеде түйіндесетін үрдістер немесе екі жүйенің өзара әрекетін қамтамасыз ететін программалы- аппараттық жабдық немесе бір нүктеде түйіндесу процесстерін). Жалпы қолданыстағы телефон желісі және ұялы желі байланыстың коммутация орталығы (БКО) көпарналы байланыс жолдары (БЖ) арқылы өзара байланысады. Әрбір БҚТС-ның кез келген ұяшығында бір радиоканал шақыру үшін іске қосылған және арнайы тану арнасы бар. Барлық абоненттік мобилдік станциялар шақыру арнасында «кезекші қабылдау» режимінде тұрақты жұмыс жасайды. Мобилді абонентті шақыру үшін оның кодаланған танылу сигналы бір мезетте барлық негізгі қызмет көрсету аясы станцияларында қосылады. Өзінің шақырту сигналын алған кезде мобилдік станция (МС) шақыру арнасының жауап беру жиілігінде оның қабылданғанын растайды. Осы процедура орындалғаннан кейін БКО –ы аймағында мобилді станция табылған сол базалық станция (ұяшық) сөйлесу арнасын байланысқа қосады. Егер шақыру қозғалмалы абонентпен жүзеге асырылса, онда оның МС-ы жақын базалық станцияның бос арнасын автоматты түрде тауып, оны байланысқа қосады.

Осы байланыс жүйелері ішінен GSM стандартына кеңірек тоқтала кетейік. Жерүстілік қозғалмалы байланыстың цифолық жалпыевропалық (глобалды) ұялық жүйесінің GSM стандарты таратқыштарының екі жиілік диапазонында: 890-915 МГц ( MS –қозғалмалы станциялардың таратқыштары үшін), 935-960 МГц (BTS- базалық станциялардың таратқыштары үшін) жұмысын қарастырады. GSM стандартында уақыттық арналарды бөлуі бар (ТDМА) енсіз жолақты көпстанциялық қатынас пайдаланылады.

GSM стандартында минималды жиіліктік жылжуы бар гаусстық жиіліктік манипуляция (GMSK) таңдап алынған. Сөзді өңдеу, қабылданған сөзді үзілісті беру жүйесі шегінде іске асырылады, ол тек қана сөздік сигнал бар болғанда таратқыштың қосылуын, ал үзіліс кезінде және сөйлесу аяғында таратқыштың ажыратылуын

5.1 - кесте

Қозғалмалы станцияның тарату және базалық станцияның қ қабылдау жиіліктері, МГц	890-915
Қ Қозғалмалы станцияның қабылдау және базалық станцияның тарату ж, жиіліктер, МГц	935-960
Қабылдау мен таратудың дуплекстік жиілік алшақтығы, МГц	45
Радиоарнадағы мәліметтерді тарату жылдамдығы , кбит/с	27 0, 833
Байланыс арнасы жолағы ені, кГц	200
Байланыс арналары максималды саны	124
Базалық станцияда ұйымдастырылатын арналар максималды саны	16-20
Модуляция түрі	GMSK
Жиілік бойынша секундына секіріс саны	217
Ұяшық максималды радиусы, км	До 35
Арналарды үйымдастыру сұлбасы: комбинацияланған TDMA/FDMA

қамтамасыз етеді. Толығынан алғанда байланыс жүйесі пайдалаушыларға ортақ пайдалану телефондық желілеріне (PSTN), деректерді беру желілеріне (PDN) және қызметті интеграциялау цифрлық желілеріне (ISDN) қосылуына мүмкіндік береді. GSM стандарты негізгі сипаттамалары 5.1 –кестеде келтірілген.

Қазіргі кезде ұялық байланыс жүйелері дүние жүзін тегіс жайлаған. Алғашқы мобилді станциялар –абоненттік терминал, радиотелефон, мобилдік телефон, ұялық телефон деген атауларға ие болды, олардың габариттік өлшемдері, салмақтары даму сатысында әлдеқайда кішірейіп, дизайны және басқа техникалық көрсеткіштері жақсара түсіп, әмбебап байланыс радиотелефонына айналды.

5.13 - суретте GSM стандартының бүгінгі замандық радиотелефонының құрылымдық сұлбасы көрсетілген. Қарастырылып отырған байланыс жүйесінің цифрлық радиотелефонының қабылдаушы құрылғысы тізбектеліп қосылған бағытталмаған, жеткілікті кең жолақты антенна мен радиосигналдың жиілігің екі ретті түрлендіруі бар супергетеродинді қабылдағыштан тұрады. Антенна қабылдаған f_с жиіліктегі сөйлесу радиосигналы жоғары жиілікті жолақтық керамикалық фильтр (стабилді жиіліктік сипаттамалары бар сүзгі) және аз шуылды күшейткіш (МШУ) арқылы қабылдағыштың бірінші араластырғышы () бір кірісіне келіп түседі. Оның басқа кірісіне жиіліктер синтезаторынан (жиіліктерді баспалдақты қосуы бар көп стабилді жиілікті генератор) f_прм жиілікті гетеродин кернеуі беріледі. Бірінші аралық жиілік f_пр1 сигналы бетүстілік акустикалық толқындардағы (ПАВ)жолақтық сүзгімен бөлініп алынып,бірінші аралық жиілік күшейткішімен (УПЧ1) күшейтіліп, қабылдағыштың екінші араластырғышы бірінші кірісіне келіп түседі. Осы араластырғыштың екінші кірісіне жиіліктер генераторынан f_г жиілікті гетеродин (қосымша генератор) кернеуі беріледі. Түрлендіру нәтижесінде алынған екінші аралық f_пр2 жиіліктегіпайдалы сигнал ПАВ-тағы жолақтық сүзгімен сүзгіленіп, УПЧ2 күщейткішімен күшейтіліп, аналогты цифрлық түрлендіргішке (АЦП) келіп түседі. Аналогты цифрлық түрлендіргіште аналогтық сигнал цифрлық кодаға түрлендіріледі, онымен сигналдық процессор (ағылшын. - CPU ).

Ережеге сәйкес осындай радиотелефондарда аналогтық және цифрлық құрастырушылар бар. Антенна таратқыш және қабылдағыш функциясын бір уақытта орындай алады. Оның өзі спиралдык антенна болып табылады. Радиотелефонның аналогтық бөлігі жоғарғы жиілікті және төменгі жиілікті таратушы және қабылдаушы құрылғылардан тұрады, олар кезкелген радиобайланыстық жүйеге арналған классикалық схема бойынша орындалған. Мобилдік радиотелефонның таратушы құрылғысы модуляциясы заңы айтарлықтай күрделі ақпараттық радиосигналды қалыптастырады. Тарату күйінде CPU- да шығарылған цифрлық сөйлесу сигналы, радиотаратқыштың аналогтық бөлігіне келіп түседі. Жиіліктер тербелісі к берілетін I/Q- генераторда модуляциялайтын сигнал қалыптастырылады. I/Q- генераторы шығысынан алынған сигнал фазалық модуляторға келіп түседі, одан f_ФМ жиілікті тербеліс таратақыш араластырғышына () беріледі. Араластырғыштың екінші кірісіне жиіліктер синтезаторынан f_прд жиілікті кернеу келіп түседі. Түрлендірілген сигнал

f_с1, жолақтық керамикалық сүзгі арқылы сигналдық процессормен басқарылатын реттелетін қуат күшейткішіне (УМ) беріледі. Радиотелефонның сәулеленетін

5.13 - сурет. Цифрлық радиотелефонның құрылымдық сұлбасы

қуатын реттеу, мобилдік абонентпен байланысты орнататын БҚТС –ның арнайы командалары арқылы іске асырылады. Жеткілікті қуат деңгейіне дейін күшейтілген f_с1 жиілігіндегі сигнал жолақтық керамикалық сүзгі арқылы антеннаға келіп түседі де, оның көмегімен қоршаған ортаға сәулеленіп шығады.

Радиотелефонның цифрлық бөлігі таратылатын және қабылданатын ақпараттық және қызметтік сигналдарды қалыптастырады және өңдейді. Оның құрамына цифрлық сигналдық процессор, жады (оперативтік, тұрақты және цифрлық жадының басқа түрлері), АЦТ, ЦАТ(цифрлы –аналогтық түрлендіргіштің), арналық эквалайзердің (сигналдардың, бұл жағдайда импульстік, амплитудалары теңдестіргіштерінің), арналық кодер/декодердің, цифрлық клавиатураның және дисплейдің SIM-карталары (абоненттің шынайлығы модулы). Логикалық бөлім сигналды кодалау/декодалау, қысымдау жәнеқайта қалпына келтіру операцияларын орындайды; клавиатурадан енгізілетін ақпаратты өңдейді, және де басқа арнайы мәселелері қатарын жүзеге асырады.

Қозғалмалы байланыстың профессионалдық жүйелері. Ортақ жиіліктік диапазонға мобилдік станцияларының еркін және толық қол жеткізуі бар деп аталатын қозғалмалы байланыстың профессионалдық жүйелері (корпоративті абоненттік топтарға арналған – жедел көмек көрсету бригадасы, төтенше жағдайлар министрлігі, өрт сөндірушілер, ҰҚК, полиция т.б.),абоненттерге желінің қандай да болмасын сөйлесу арнасында жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.

Трангкингтік байланыс жүйелері. Қозғалмалы байланыстың профес-сионалдық жүйелерінің әлемдік стандарттарында мобилді абоненттердің байланыстың барлық желі арналарына еркін және толық қол жеткізу әдісін «транкинг» деп атайды (tranking -ағылшын. trank – баған, магистраль). Трангкингтік байланыс жүйелері (ТрБЖ) төменгі жартылай дуплекстік радиобайланыстың дамыған жүйелері болып табылады және көптеген белгілері бойынша ұялық байланыс жүйелерімен сәйкесті деп қарауға болады. Тұрақты бекітілген жиіліктік арналары бар кәдімгі жүйелерден айырмашылығы ТрБЖ –де арналардың динамикалық үлестірілуі қолданылады. Бұл жүйеде кез келген бос сөйлесу арнасы, желі трафигіне байланысты, нақты байланыс сеансы үшін уақытша мобилдік абонентке бекітілген. Бұл үшін мобилді (ұялық) станциялар ішіне, желінің программаланған жиіліктерін сканирлеуге (яғни іздеуге), әрбір эфирге шыққанда өзінің кодасын, жүйеге ену кодасын және шақырылатын абонент нөмірін беруге мүмкіндік жасайтын арнайы микропроцессорлар енгізілген.

Абоненттердің сөйлесуінің бір сеансының орташа ұзақтылығы 3...5 минут болатын профессионалды қозғалмалы байланыстың бес арналы транкингтік жүйесі жұмысының типтік сағаттық трафигінің диаграммаларын қарайық (5.14 –сурет). Берілген суреттегі қара бөліктер байланыс арналары бос емес жағдайларын, ал ақтары олардың бос екенін көрсетеді. Егер абонент жеке байланыс желісіне бекітілген болса, онда оған бірден қосылу ықтималдығы

5.14 – сурет. Бес арналы транкингтік байланыс жүйесінің сағаттық трафиктік диаграммасы

50%-тен аспайтын еді, ал енді транкингтік әдісте кез келген бос арнаға қосылу ықтималдығы шұғыл өседі (іс жүзінде 80... 90 % -ке дейін). 5.15- суретте ұялы байланыстың транкингтік жүйесінің қарапайым құрылымы көрсетілген. Транкингтік байланыс жүйесінде абонентке арна бөліп берудің екі негізгі әдісі қолданылады.

Бөліп берудің бірінші әдісінде бос арнаны іздеуді және шақыру сигналын беруді мобилді абоненттік станция жүргізеді, ол шақырушы арнаны сканирлеп тізбекті автоматты түрде іздеуду (ШААІ) жүзеге асырады. Бұл жағдайда, мобилді станция бос арнаны ШААІ құрылғысының көмегімен сканирлеп іздеп жатқанда, әрбір белгілі арнада, тактылық және циклдық синхрондаумен базалық станциямен байланысқа шығуға талпыныс жасалады. Осының салдарынан байланыс арнасын анықтау циклы ұзақтылығы, белгілі мобилді абоненттерге арналарды тұрақты бекітілгендегі ұзақтылықпен салыстырғанда бірнеше есе өседі. Сондықтан ШААІ –і бар кәсіпқой транкингтік байланыс жүйелерін пайдалану 5...10 жиіліктік арналарымен жұмыс істегенде тиімді.

5.15- сурет. Мобилді байланыстың транкингтік жүйесінің қарапайым құрылымы:

ҰС- ұялық станция, БҚС – базалық қозғалмалы сианция, КБО – коммутациялық

байланыс орталығы, ОПТФ – ортақ пайдаланудағы телефондық желі, ТК – транг-

кингтік контроллер

Транкингтік байланыс жүйесін құрудың екінші әдісінде бос байланыс арнасын іздеу базалық станцияны басқарудың ішкі жүйесіне (БСБІЖ) жүктеледі. Бұл жағдайда, базалық станцияны басқарудың арнайы арнасы пайдаланылады, ол арқылы бүкіл желінің жұмысын бақылау қамтамасыз етіледі, соның ішінде байланысты орнату, қамтамасыз ету және байланысты тоқтату процедуралары.

Байланыс жүйесінің маңызды аспектісі – жоғары деңгейлі бөгеуліктердің пайда болуы жағдайында байланыс арнасын басқа бір тасымалдаушы жиілікке оперативті ауыстыру қажеттілігі. Бұдан басқа, байланыс жүйесінің сенімділігін арттыру мақсатында жұмыс істеп тұрған байланыс арнасы істен шықса немесе оның шығыс қуаты төмендесе дұрыс байланыс каналына автоматты түрде өту қарастырылған.

Кәдімгі радиобайланыс жүйелерінен ТрБЖ –сі келесідей қасиеттерімен ерекшеленіді:

• радиоспектрді тиімді пайдалану;

• бір немесе бірнеше базалық радиостанциялары және басқару жүйелері болуы;

• басқа жүйелерге ену мүмкіндігі, соның ішінде ОПТФ-ға;

• көпаймақты желі құру жолымен қызмет көрсету аймағын кеңейту;

• деректер мен телеметриялық ақпаратты тарату;

• көптеген сервистік мүмкіндіктері.

Трангкингтік жүйелердің әдеттегі және ұялық байланыс жүйелерімен салыстырғандағы негізгі көрсеткіштері 5.2 - кестеде берілген.

5.2 –кесте

Жүйе көрсеткіштері	Әдеттегі	Трангкингтік	Ұялық
Конфигурациясы Аймақ радиусы Шақыру түрі Шақыруды жіберу әдісі Радиобайланыс күйі Ішкі жүйелік трафик Роуминг Аймақ ауыстырғанда арналарды арналарды ажыратып-қосу күйі Бір арнадағы орташа абоненттер саны	Бір аймақтық 20... 80 км Топтық «Тарату» батырмасын басу Жартылай дуплекс 100 % -- -- 30 –ға дейін	Бір аймақтық, көп аймақтық 5... 80 км Жекелей, топтық «Тарату» батырмасын басу, нөмірді теру Жартылай дуплекс, Дуплекс 50 - 90 % Бар Қатаң, жұмсақ 50 - 100	Көп аймақтық 0,3... 10 км Жекелей Нөмірді теру Дуплекс 3 - 15 % Бар Жұмсақ 30 –ға дейін

Дербес радиошақыру жүйелері (ДРШЖ). Пейджингтік байланыс жүйелері ұялы абонентке белгілі бір аймақта радиоканал арқылы көлемі шектелген хабарламаларды бір бағытты жеткізілуін қамтамасыз етеді. –Әрекет ету принципі бойын.1ша ДРЖ- бір бағытты (симплексті) байланыс жүйесі, ол қозғалмалы абонентті «әрдайым, кез келген жерде, кез келген адамға» принципін қолдана отырып, қосбағытты байланысқа (уақытша кейінге қалдырылған) шақыруға арналған. Бұл арада «кез келген жер» - қозғалмалы байланыс жүйесінің қызмет көрсету аймағымен шектеулі.

Пейджинг байланыс жүйесінің жұмысын қарапайым түрде келесідей сипаттауға болады. Байланыс жүйесінің мобилді абоненттері өзімен бірге әрдайым кезекші қабылдау режимінде жұмыс істейтін кіші габаритті дербес шақыру қабылдағышын (пейджер) алып жүреді. Бүкіл қызмет көрсету аймағы орналасудың белгілі ұялы моделіне сәйкес кішкене қуатты таратқыштар желісімен қамтылған. Осы таратқыштар сымды немесе радиоарналы байланыс көмегімен пейджерлік терминал шығысына қосылған, ол өз кезегінде жалпы қолданыстағы телефон жүйесімен байланысқан. ДРШЖ желілері арқылы ақпараттың кез келген түрі таратылады: тоналдық (дыбыстық) сигналдар, сөздік цифрлық, әріптік және өріпті-цифрлық мәліметтер. Тоналдық сигналдар, ережеге сәйкес, басқа сигналдар түрлерімен бірге шақырылатын абоненттің көңілін аударту үшін қолданылады. Пейджингтік терминалға шақыру телефон желісінен немесе көпжиілікті нөмір теруі бар көпарналы телефон арқылы, немесе берілетін хабарламаны қабылдап, терминалдық компьютерге енгізетін қызмет көрсету орталығының диспетчері арқылы беріледі. Сондай-ақ хабар, телефондық жүйеге сымдық модемарқылы жалғанған желілік компьютерден тікелей пейджингтік терминалға түсуі мүмкін.

Пейджингтік терминал келіп түскен хабарламаны ДРШЖ кодының сәйкесті форматына түрлендіріп, компьютердің буферлік жадысына оны өткізіп, ертерек келіп түскен хабарламалармен кезекке қояды. Әрі қарай кодаланған хабарлама жүйенің барлық таратқыштары желісі арқылы эфирге сәулелендіріп шығарылады. Қабылдауға қосылған абоненттік пейджерлер келіп түскен шақырулар адрестерін үздіксіз талдап отырады. Келіп түскен адрестің өзінікімен сәйкес келгенінде хабарлама қабылданады, буфер жадысына жазылады да, пейджер дисплейінде бейнеленіп шығады. Бүл жағдайда абонент түскен хабарлама жайында дыбыстық, жарықтық сигналдар немесе қабылдағыш корпусындағы дірілдеу көмегімен хабарланады.

Қазіргі уақыттағы ДРШЖ-лерінің көбі абонентке әр түрлі хабарламаларды жеткізу үшін әйгілі халықаралық цифрлық POCSAG (абонентті кодалық радиошақыру) кодасын қолданады. Осы кода 1200 және 2400 бит/с шапшаңдықпен жеткізілетін тоналдық (дыбыстық) сигналдарды, әріптік, цифрлық және әріпті-цифрлы хабаралмаларды таратуды қамтамасыз етеді. Әдетте, барлық цифрлық ДРШЖ-лер бірыңғай құрылымды болып, бірқатар елдерде әртүрлі модификацияда шығарылады.

Мысал үшін 5.22-суретте көрсетілген қазіргі заманғы абоненттік қабылдағыштардың бірінің жалпыланған құрылымдық сұлбасын қарастырайық. Өлшемі қалта калькуляторымен шамалас (50х65х20 см) абоненттік пейджер 150 МГц жиілігінде жұмыс істеп, көлемі бойынша шектелген әріптік, цифрлық және әріпті-цифрлық хабарламаларды қабылдай алады.

Пейджердің өте кішкене (миниатюрлі) өлшемдеріне тюнерде (тюнер – радиобайланыстың қажетті арнасына, сигналды жиілікті іріктеуге, демо-дуляциялауға және күшейтуге қабылдағышты баптау блогы) радиосигналды тікелей тоналды сигналға түрлендіруді қолдану, сондай-ақ активті сүзгілерді және жаңаланған радиотехнологияларды пайдалану арқылы қол жетеді. Базалық станциялар жіберетін ақпараттық және қызметтік радиосигналдарды қабылдау үшін, радиожйілік күшейткішімен 2 тікелей қосылған, абоненттік пейджерде іште орналастырылған кеңжолақты рамалық антенна 1 (дөңгелек немесе тік төртбұрышты рамка құратын, сымның бір немесе бірнеше жазық орамдары) пайдаланылады. Тоналдық (дыбыстық) мәніне дейін радиосигналдың жиілігін төмендету екі арналы квадратуралық түрлендіргіште 3 жүзеге асырылады, оның шығысына тоналдық жиіліктер сүзгілері 4 және күшейткіштер – шектегіштер 5 қосылған. Квадратуралық (біріне - бірі қарағанда фаза бойынша 90 -қа жылжыған) гетеродиндік жоғары

5.16 – сурет. Цифрлық ДРШЖ-нің абоненттік қабылдағышы жалпыланған

құрылымдық сұлбасы

жиілікті кернеулер жиілік түрлендіргішіне жиілік еселегіші 7 және фазабұрғыш 8 арқылы кварцтық генератордан 6, беріледі. Әрі қарай тоналдық жиіліктің түрлендірілген сигналдары, аналогтық өңдеу элементінен, сүзгісі бар компаратордан және екілік коданың аналогты –цифрлық түрлендіргішінен (АЦТ) тұратын өңдеудің ортақ арнасы 9-ға беріледі.

Декодер және жады модулі бар процессоры 10 құрамына таймер(сағат) кіреді, оның шығыс тербелістерінің жиілігі кварц 11-мен тұрақтандырылған.

Алынған мәліметтердегі абоненттің нөмірінің коды, процессор жадысында сақталатын абоненттің өзінің кодасымен салыстырылады, олар сәйкес келген жағдайда қабылдағыш хабарламаны қабылдау режиміне көшеді.

Осы кезде пейджер қабылдағышында шақырудың тоналдық сигналы қозып шығады (генерация жасайды), ол күшейткіш 12 арқылы акустикалық түрлендіргішке 13 және тактилді (дірілдейтін) сигнализатор 14 –ке беріледі.

Жарық диоды 15, байланыс жүйесінің абонентті шақыруының бейнелік сигнализациясын қамтамасыз етеді. Сұйық кристаллдардағы әріпті - цифрлы дисплей 16 қабылданған хабарламаны және оның қабылдау уақытын көрсетеді. Бұдан басқа, дисплейде ағымдағы сөтке уақыты мен күні көрсетілуі мүмкін. Хабарламаны қараңғыда оқу үшін, жарық диодын 17 қосу арқылы дисплейді жарықтандыруға болады.

Тюнерді 18 күту режиміндегі бағдарлама бойынша қосу және ажырату үшін арнайы ажыратып - қосқыш 19 пайдаланылады. Пейджерді тұрақты токпен қоректендіру батареялық элемент 20 – мен қамтамасыз етіледі. Абонементке қоректендіру элементін ауыстыру немесе қайта зарядтау қажеттілігі туралы сигнализацияны деңгейлік разряд анықтаушысы 21 береді. Абонент қабылдағышты хабарламаларды және дыбыстық сигнализацияны қайталап шығару режимдерінің ажыратып-қосқышы 22 көмегімен басқарады.

Дәстүрлі пейджерлермен қатар қазіргі уақытта кішігабаритті қосбағытты пейджерлер – твейджерлер немесе трансиверлер жасалып шығарылып, өндіріске ендіріле бастады. Олар базалық станцияға хабарламаның қабылданғанын растау жайында және қысқа жауап ақпаратты жібере алады. Мұндай абоненттік қабылдағыштарға қосымша сервистік қызмет көрсетулер түрлері енгізіледі.

Соңғы кезде кодаланған хабарламаны ғаламшардың кез келген нүктесіне жеткізе алатын бүкіләлемдік халықаралық ДРШ-н орнату туралы ой туындайды. Бұл идея жерсеріктік дербес радио шақыру жүйелері арқылы жүзеге асырылады. Қозғалмалы радиобайланыстың бірінші жерсеріктік жүйесі АҚШ-та жасап шығарылған Sky-Tel атты жүйе. Оның негізгі элементі геостационарлық орбитада (Жер беті үстінен шамамен 36000 км биіктікте) орналасқан Жер серігі-ретранслятор болып табылады. Ол үнемі бір нүктеде орналасқандықтан ретранслятор антеннасының бағытталған диаграммасы сәулелері белгілі бір қызмет көрсету аймағына оңай қамтиды. Sky-Tel ДРЖ жүйесі АҚШ пен Сингапурдағы 750-ден астам қалаға қызмет көрсетеді. Жүйенің жер серіктік арнасы бір негізгі тасымалдаушы жиілікте – 931 МГц жұмыс жасайды.

Бақылау сұрақтары.

1. Байланыс жүйесінің қандай маңызды көрсеткіштері бар?

2. Байланыс жолдары дегеніміз не?Теледидарлық жүйе сипаттамасын беріңдер.

3. Ақ-қара теледидар жүйесі қандай бөліктерден тұрады?

4. Теледидар экранында бейне жолдары қалай пайда болады?

5. Жолдық және кадрлық жаймалау туралы айтып бер.

6. Түрлі-тусті теледидардың жұмыс істеу принципі қандай?

7. Қандай түрлі-түсті теледидар жүйелері бар?

8. Цифрлық теледидар жүйесінің жұмыс істеу принципін түсіндір.

9. Іздеп табу және өлшеу радиотехникалық жүйелері қызметі қалай іске асырылады?

10. Радиолокациялық жүйе қандай мақсатта құрылады?

11. Телебасқару басқару жұмысын айтып бер.

12. Қазіргі заманғы қозғалмалы (мобилді) байланыс жүйелері ұялық құрылымдық сұлбасын көрсет.

13. Кластер дегеніміз не?

14. Қазіргі уақытта теледидарлық хабар тарату қандай бағытта дамып жатыр?

15. Пейджингтік байланыс жүйелері туралы айтып бер.

16. Дербес радиошақыру жүйелерінің қандай артықшылықтары бар?

17. Көпстанциялық қатынастың қандай түрлері бар?

18. Арналарды кодалық бөлуі бар көп станциялық жұмысы неге негізделген?

19. Қозғалмалы байланыстың ұяшықтары қызмет көрсету раиустары бойынша қалай бөлінеді?

20. Қозғалмалы байланыстың ұялық жүйесінің қандай стандарттары бар?

YI - ТАРАУ

РАДИОРЕЛЕЙЛІК БАЙЛАНЫС ЖҮЙЕСІ