3.9 Функции подвижной станции

При описании в предыдущем пункте архитектуры подвижной станции названо уже некоторые функции, выполняемые подвижной станцией, в основном связанные с обработкой переданных и принятых сигналов. Ниже описаны функции, выполняемые подвижной станцией [4]:

- обработка принятых и переданных сигналов;

- вспомогательные функции, связанные с трансмиссией – скаканье по частотам, регулирования мощности, измерения качества принимаемого сигнала (измерение вероятности ошибок) от собственной "базовой станции, измерения мощности принятых сигналов от "собственной" и соседних базовых станций;

- функции интерфейса с пользователем – позволяют пользователю связаться с системой, используя подвижную станцию;

- функции, связанные с передачей данных, то есть адаптивные функции, и функции, связанные с образом передачи данных с автоматической ретрансляцией ошибочных пакетов ARQ (англ. Automatic Repeat reQuest).

В системе GSM подвижная станция была стандартизирована только частично. Не стандартизирован, например, интерфейс человек-машина. Итак, стандарт заканчивается "внутри" подвижной станции, между радиоинтерфейсом и пользователем. Производителям оставлено определенную свободу в проектировании подвижных станций, но действующая подвижная станция не может вносить помехи в работу других систем и должна выполнять требования внешних параметров.

Подвижную станцию спроектировано, как интеллектуальный терминал. Она выполняет, конечно, ряд локальных функций (англ. local features), выполнение которых не требует сотрудничества сети. Только часть из них относится к минимальной группе основных функций, которые должен выполнять каждый терминал. Кроме того, производители могут предоставить ей функции, которые не требуются в стандарте GSM. Группа основных функций делает однообразными и упрощает пользование терминалами независимо от его типа и производителя. Важной причиной, что оправдывает необходимость объединения группы основных функций, является присутствие стандартного модуля SIM. Функции, которые необходимы для правильной работы модуля SIM, должны находиться в каждой подвижной станции.

К группе основных локальных функций относятся следующие функции: освещение набранного номера, освещение информации о ходе исполняемого соединения, освещение информации о системе GSM (страна+оператор), возможность выбора оператора в данной стране, возможность записи в терминале международного идентификационного номера IMEI. Важными функциями, которые не являются основными, есть функции, связанные с обслуживанием, коротких текстовых сообщений, то есть сигнализация получения сообщений и сигнализация переполнение памяти короткими сообщениями. Другие функции, необязательные, это, например, выполнение подвижной станцией функции ISDN-овского интерфейса "S", сокращенный выбор, возможность установления соединений только к некоторым номерам, повтор последнего номера, блокировка исходящих соединений или освещение начисления оплаты и т. п.

3.10 Электрические параметры подвижной станции

Основной функцией, которая выполняется в трансмиссионном аспекте подвижной станцией, является генерация правильного сигнала на радиочастоте и посылка его в канал. В связи с тем, что количество подвижных станций и других электронных устройств, которые имеют доступ к радиоканалу, может быть очень большим, необходимым является очень старательный надзор за электрическими параметрами излучаемого сигнала. Ниже описано несколько важнейших требований, объединенных в стандарте GSM, касающихся параметров излучаемого сигнала в радиоканал [4]:

- мощность передатчика. В таблице 1 представлены классы подвижных станций систем GSM-900 и DCS-1800 с точки зрения максимальной мощности передатчика подвижной станции. С другой стороны очень важно, чтобы не передавать больше мощности, чем необходимо для качественной передачи. Очень высокий уровень сигнала передачи подвижной станции увеличивает уровень интерференции в соседних каналах и сокращает срок действия батарей. В системе GSM применен механизм управления мощностью (англ. power control). Из приказа базовой станции подвижная станция должна иметь возможность регулировки уровня сигнала передачи от максимального уровня для своего класса, через 2 dB, до минимального уровня +13 dBm. Это позволяет динамически регулировать мощность передачи сигнала в зависимости от расстояния между подвижной и базовой станциями. Побочным эффектом регулирования мощности подвижной станции является нежелательное излучение в соседних радиоканалах на частоте, высшей от несущей на 400 кГц. С целью максимального ограничения интерференции между подвижными станциями, работающими в той же ячейке, спецификация GSM определяет максимальную величину нежелательного излучения в диапазоне прием подвижной станции GSM (канал "вниз" - 935-960 МГц): для подвижных станций первого класса -76 dBm и -84 dBm для других классов. Кроме того, стандарт GSM объединяет также образцы, характеризующие временные параметры процедур включения и выключения подвижной станции (уровень мощности передатчика от функции времени).

- нежелательное излучение вне диапазона. Кроме описанных выше ограничений, касающихся максимальных уровней нежелательных сигналов, генерируемых в диапазоне GSM, стандарт GSM объединяет также ограничения на мощность нежелательных сигналов на частотах, которые лежат вне диапазона GSM. Целью ограничений является избежание интерференции с электронным оборудованием, действующим в других диапазонах частот. Ограничения касаются максимальной величины мощности нежелательного сигнала в диапазоне частот от 9 кГц до 12,75 ГГц. Эти величины составляют: -36 dBm для диапазона от 9 кГц до 1 ГГц (за исключением диапазона GSM) и - 30 dBm для диапазона от 1 ГГц до 12,75 ГГц.

- стабильность частоты. Базовая станция подстраивает частоту подвижной станции на основе своего очень точного эталона. Высокая стабильность частоты в передатчиках базовых станций (не менее 5·10^-8) позволяет применить относительно дешевые кварцевые генераторы в подвижных станциях (их стабильность примерно равна 3·10^-6). Для сравнения, подвижные станции в аналоговых ячеистых системах должны иметь стабильность частоты примерно 1·10^-6.

- точность модуляции. В системе GSM применена модуляция GMSK с параметром ВТ=0.3. Постоянная огибающей сигнала GMSK позволяет применить в подвижных станциях высокопроизводительные нелинейные усилители класса С. С целью обеспечения эффективного использования диапазона частот в стандарте GSM введены достаточно жесткие требования относительно точности модуляции. Максимальное отклонение несущей частоты составляет 90 Гц, а среднеквадратичная величина шума фазы не может превышать 5%.

- динамический диапазон. Минимальные пределы регулирования приемника подвижной станции составляют 94 dB (92 dB для карманных терминалов), что позволяет подвижной станции принимать сигналы на отрезке от -10 до -104 dBm (до -102 dBm для карманных терминалов).

- питание. Питание подвижных станций является важным параметром именно тогда, когда берем во внимание стремление создать все меньше и легче терминалы, в которых часто содержатся аккумуляторы все меньшей емкости. С другой стороны конструкторы подвижных станций стремятся обеспечить своим изделиям хотя бы 8 - часовой "рабочий день". В этой ситуации широко используются элементы CMOS, потому что имеют малую потребляемую мощность. Шансом создания экономичных терминалов является развитие полупроводниковых технологий, т.е. создание элементов, которые потребуют каждый раз меньших напряжений питания. Основным ограничением в данном случае является, однако, аналоговая радиочасть, которая требует определенной мощности для передачи сигнала в радиоканале.

4. Содержание отчета

Отчет должен содержать структурную схему мобильной станции (рис. 3).

1. Цель работы.

2. Описание мобильной станции GSM.

3 Классы мобильных станций.

4. Архитектура MS.

5. Преобразование речевых сигналов в стандарте GSM.

6. Канальное кодирование.

7. Перемежение.

8. GMSK-модуляция.

9. Высокочастотные тракты в мобильной станции.

10. Эквалайзер в мобильной станции.

11. Модуль подлинности (SIM-карта).

12. Функции мобильной станции.

13. Электрические параметры мобильной станции.

14. Выводы по работе.