4.4 Системы сотовой связи.

4.4.1 Общие сведения

В обычных системах связи для повышения дальности необходимо повышать мощность передатчика и чувствительность приёмника, на УКВ дальность ограничивается расстоянием прямой видимости между антеннами. Другой недостаток - ограничено число каналов связи в отведённой полосе частот, т. к. разнос между соседними каналами должен составлять не менее 12,5кГц (для передачи сообщений одного абонента требуется один частотный канал). Эти недостатки устраняются в предложенной в 70-е годы организации связи, названной сотовой.

Обслуживаемая территория разбивается на небольшие участки-ячейки (или соты). Для оптимального разбиения (т.е. без перекрытия или пропусков участков) могут быть использованы только три геометрические фигуры: треугольник, квадрат, шестиугольник. Наилучшей является шестиугольник, т.к. при расположении антенны с круговой диаграммой в центре обеспечивается доступ ко всем участкам соты. Каждая из сот обслуживается передатчиком небольшой мощности и с ограниченным числом каналов связи. Это позволяет без помех использовать повторно частоты каналов этого передатчика в другой, удалённой ячейке.

^{Построение сот при использовании трёх частот F1-F3 имеет вид:}

Группа сот с различными наборами частот называется кластером. Определяющим параметром является количество используемых в соседних сотах частот. В примере размерность кластера равна трём, на практике это число может достигать пятнадцати.

^{О сновная идея, на которой базируется принцип сотовой связи, является повторное использование частот в несмежных сотах. Каждая из сот обслуживается многоканальным приёмопередатчиком, называемой базовой станцией. Число каналов базовой станции обычно кратно 8, т.е. 8, 16, 32 и т.д. Один из каналов является управляющим (или каналом вызова), на нем происходит непосредственное установление соединения при вызове подвижного абонента сети, а сам разговор начинается после того, как будет найден свободный в данный момент канал и произойдёт подключение на него. Все процессы происходят быстро и, поэтому, незаметно для абонента, он лишь набирает нужный ему телефонный номер и разговаривает, как по обычному телефону. Все базовые станции соединены с центром коммутации, который представляет собой автоматическую телефонную станцию системы сотовой связи. Она обеспечивает все функции управления сетью - слежение за подвижными станциями, организация их эстафетной передачи при перемещении их из соты в соту, чем достигается непрерывность связи, переключение каналов в соте при появлении помех или неисправностей, соединение абонента с обычной телефонной сетью и т.д.}

4.4.2. Структурная схема сотового телефона

^{Упрощённую схему аналогового сотового телефона можно разделить на три основных модуля: радиочастотный, низкочастотный , и модуль управления.}

^{Структурная схема радиочастотного модуля}

Входное устройство предотвращает попадание сигналов собственного передатчика на вход приёмника, представляет собой систему селективных фильтров. Для выбора любого из выделенных каналов сотовой связи в сотовом телефоне используется синтезатор частот, устанавливающий частоту приёма и несущую частоту передатчика. Частоты канала, выбранного в каждый конкретный момент времени, определяются модулем управления. Когда абонент перемещается из соты в соту, частота приёма и передачи переключаются таким образом, чтобы соответствовать доступным каналам связи в новой ячейке. Соответствующие кодовые сигналы поступают на телефон вместе с другими сигналами управления со станции сотовой связи и декодируются модемом в модуле управления.

Структурная схема низкочастотного модуля.

DTМF - сигналы - это тональные сигналы набора номера.

Основой модуля управления является микропроцессор, который функционирует на основе программ, хранящихся в ПЗУ. Здесь же хранится информация, специфическая для каждого конкретного телефона, в частности, назначенный сотовый телефонный номер. ОЗУ используется для временного хранения данных, таких как номер текущего канала связи, результатов логических и математических операций, которые производятся при выполнении программы и т.д.

Микропроцессор также управляет работой контроллера, через которого осуществляется взаимодействие с клавиатурой и жидкокристаллическим дисплеем (индикатором), на котором индицируется набираемый номер и режим работы («выбор», «поиск», «занято» и т.п.).