Контрольные вопросы

1. Какие системы связи с подвижными объектами занимают доминирующее положение на рынке услуг связи?

2. Какая система получила наибольшее распространение среди наземных систем подвижной радиосвязи?

3. Каково назначение и принцип действия системы персональной спутниковой связи?

4. Укажите основные тенденции развития систем подвижной радиосвязи.

5. Какими достоинствами обладают цифровые методы передачи?

6. Дайте краткую характеристику основным стандартам СПРС.

7. В чем заключается основное достоинство сотовой связи?

8. Почему системы беспроводных телефонов общего пользования составляют значительную конкуренцию сотовым системам связи?

9. Чем системы персонального радиовызова принципиально отличаются от сотовых систем подвижной связи?

10. Охарактеризуйте основные стандарты цифровых сотовых систем подвижной связи второго и третьего поколений.

2. Абонентские терминалы спр и псс

Для организации спутниковой связи применяют переносные АСТ (весом около 700 г) и мобильные терминалы (весом около 2,5 кг). Данные АСТ способны устанавливать связь между абонентами за 2 с, как и в системе сотовой связи. В настоящее время многие фирмы предлагают пользователям следующие типы АСТ: портативные терминалы (спутниковый телефон); переносные персональные терминалы; мобильные терминалы для автотранспортных, авиа- и морских средств; малогабаритные пейджинговые терминалы; терминалы для коллективного пользования.

АСТ ПСС работают в диапазонах частот 137–900 и 1970–2520 МГц, которые почти не отличаются от диапазона частот сотовой связи (450–1800 МГц) [24 – 28].

Спутниковый терминал (СТ) представляет собой малогабаритную конструкцию со встроенной антенной, не требующей ориентации на спутник. Весит он немного больше, чем обычный сотовый телефон. Он обладает простой системой управления. Набор номера производится с помощью кнопочного поля. Система автоматически находит свободный канал и закрепляет его за абонентом на время разговора. Обычно используется временное или частотное уплотнение каналов, хорошо зарекомендовавшее себя в многоканальной сотовой связи.

Существуют спутниковые телефоны, которые дают возможность пользователям сделать выбор между сотовой связью и СПСС. Сопряжение АСТ с сетями сотовой связи обеспечивает SIM-карта (GSM и D-AMPS).

Мощность портативных AСT Globalstar – 0,6 Вт, стационарных AСT – 3 Вт [24].

В настоящее время возможны следующие варианты АСТ Globalstar: стандартный АСТ для Globalstar; двухмодульные – Globalstar и AMPS (или GSM, или PCS); трехмодульные – Globalstar, AMPS, CDMA.

Абонентские терминалы (AT) – называемые также абонентскими устройствами и терминалами пользователя – являются неотъемлемой частью любой системы связи с подвижными объектами. Именно через посредство AT осуществляется "вхождение" пользователя в Систему связи, реализуются услуги подвижной связи. Номенклатура этих услуг определяет возможные виды передаваемой информации (речь, данные, неподвижные изображения) и, следовательно, типы терминального оборудования AT, осуществляющего преобразование информации в электрические сигналы.

Помимо терминального, AT содержит оконечное оборудование, которое служит для организации доступа абонентов сетей подвижной связи к существующим фиксированным сетям электросвязи. В числе основных функций оконечного оборудования: радиопередачи и радиоприем, управление радиоканалами, защита от ошибок в радиоканале, кодирование-декодирование речи, текущий контроль и распределение данных пользователя и вызовов, адаптация по скорости передачи между радиоканалом и данными, обеспечение параллельной работы нагрузок (терминалов), обеспечение непрерывной работы в процессе движения. Для реализации перечисленных функций оконечное оборудование должно, как минимум, содержать следующие функциональные блоки: приемный, передающий, управления и антенный. Способ их реализации определяется типом СПРС.

На рис. 2.1 изображена упрощенная функциональная схема узкополосного сотового радиотелефона [24]. Приведенная комплектация AT является минимально необходимой; она характерна для абонентских устройств всех известных цифровых СПРС – и наземных, и спутниковых. В состав терминала входят: блок управления, приемопередающий блок и антенный блок.

Рис. 2.1. Функциональная схема сотового радиотелефона

На рис. 2.1 приняты такие сокращения: Тел – телефон (громкоговоритель); АЦП/ЦАП – аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи; Дек.Р – декодер речи; Дек.К – декодер каната; Ант – антенна; Ком. Пм/Пд – коммутатор прием/передача; Код.Р -кодер речи; Код.К – кодер канала; Мик – микрофон.

Наиболее прост по составу антенный блок – он содержит собственно антенну и электронный коммутатор, подключающий антенну либо на выход передатчика, либо на вход приемника. Функционально несложен и блок управления, включающий микрофонную трубку (микрофон + телефон), клавиатуру и дисплей. Клавиатура (тестатура) служит для набора номера телефона вызываемого абонента, а также команд, определяющих режим работы AT. Дисплей (как правило, LCD – жидкокристаллический) служит для отображения различной информации, предусматриваемой устройством и режимом работы AT [24].

Приемопередающий блок значительно сложнее. Дадим краткое упрощенное описание функций его основных компонентов.

• АЦП преобразует в цифровую форму сигнал с выхода микрофона, и вся последующая обработка и передача сигнала речи производится в цифровой форме;

• кодер речи осуществляет кодирование речевого сигнала – преобразование по определенным законам с целью сокращения его избыточности, т.е. с целью сокращения объема информации, передаваемой по каналу;

• кодер канала добавляет в цифровой сигнал дополнительную (избыточную) информацию, предназначенную для защиты от ошибок при передаче сигнала по линии связи; кроме того, колер канала вводит в состав передаваемого сигнала информацию управления от логического блока;

• модулятор осуществляет перенос кодированного сигнала на несущую частоту передатчика;

• демодулятор выполняет функцию, обратную функции модулятора, – выделяет из модулированного сигнала кодированную цифровую последовательность;

• декодер канала выделяет из входного цифрового потока служебную и дополнительную информацию, используя последнюю для обнаружения и исправления (по возможности) ошибок, внесенных в цифровой сигнал в процессе его передачи по радиоканалу;

• декодер речи восстанавливает цифровой речевой сигнал;

• ЦАП преобразует принятый цифровой речевой сигнал в аналоговую форму.

В приемопередающий блок входят также синтезатор частоты и микропроцессорный блок логики, управляющий работой терминала (входные каскады приемника и выходные каскады передатчика на схеме не показаны). Синтезатор является источником высокостабильных колебаний несущей частоты (номинал которой является системным параметром, меняющимся от соты к соте), а также колебаний дополнительных частот, необходимых для реализации дуплексного режима работы AT.

Цифровая логическая часть сотового радиотелефона состоит из цифрового сигнального процессора (CPU), памяти, канального эквалайзера, канального кодера/декодера, SIM-карты, преобразователей АЦП и ЦАП, наборного поля и дисплея. Цифровая логическая часть выполняет все функции, связанные с цифровой обработкой сигнала (демодуляция, кодирование/декодирование канала, сжатие и восстановление речевого сигнала) и обработкой информации, вводимой с наборного поля клавиатуры. Она выводит необходимую информацию на экран дисплея, производит обмен информацией с SIM-картой – специальным съемным модулем идентификации абонента, обеспечивающим аутентификацию абонента и шифрование данных [24].

Фактически в описанном терминале абонента совмещены все функции станций спутниковой связи (АЦП/ЦАП, модуляция, демодуляция, кодирование, декодирование, усиление мощности и т.п.). Разработка двухрежимного AT – для наземной и спутниковой систем связи – представляет собой сложную технологическую задачу.

Теоретически терминалы радиотелефонной связи СПСС обеспечивают практически тe же виды услуг, что и в наземных сетях, но в глобальном масштабе. Однако, в отличие от систем наземной персональной связи, в СПСС информационный обмен обеспечивается преимущественно только с открытого пространства. Возможность связи из зданий (при расположении антенн на подоконнике и т.п.) ограничена. Персональная спутниковая связь в городских условиях затруднена из-за затенения городскими застройками.

Список рекомендуемой литературы: [2, c. 149–152; 4, c. 24–27; 8, c. 17–27; 10, c. 91–101; 27–30].