курс лекций по ТУТК для ЗО (1). Л. 1 Введение

• Название: Л. 1 Введение
• Дата: 13.12.2019
• Размер: 0.72 Mb.
• Имя файла: курс лекций по ТУТК для ЗО (1).doc
• Тип: Документы; #100160
• страница: 15 из 18

Рис. Структурная схема НМТ

Для опознания СБ своей НМТ используются кодирующие устройства. В современных аппаратах кодирование НМТ производится автоматически при каждой укладке трубки на СБ. При этом по случайной выборке устанавливается один из нескольких десятков тысяч вариантов кода секретности ( сейчас до миллиона комбинаций). Это дает практически полную гарантию безопасности от постороннего вмешательства в линию по радиоканалу.

При рассмотрении структурных схем возникает вопрос: как можно одновременно подключить выход передатчика и вход приемника к единственной антенне и сохранить при этом работоспособность устройства. Для того чтобы достаточно мощный сигнал передатчика (выходное напряжение передатчика в антенне – доли вольта или единицы вольт) не "забивал" собственный приемник (чувствительность приемника – единицы микровольт), прием и передача ведется на различных частотах, а также на входе усилителя РЧ-приемника устанавливается узкополосный селективный дуплексный фильтр.

Недостатки БТА:

1. несовершенные источники питания (недостаток никелево-кадмиевых аккумуляторов начинает проявляться, если они регулярно разряжаются до некоторого определенного уровня, а потом снова заряжаются. Такие циклы частичного заряда-разряда приводят к развитию у аккумуляторов «памяти». При разряде ниже обычного уровня телефон отключается.),

2. ограниченный радиус действия – определяется мощностью передатчика (10-100 м в городе, 100-300 м в загородных домах),

3. помехи и затухание радиосигналов ( влияние помех можно уменьшить установив стационарный блок вдали от телевизора, компьютера, СВЧ-печи),

4. возможность нарушить конфиденциальность переговоров (теоретическая возможность настроить приемник на рабочую частоту передатчика или приемника БТА, но только в зоне действия беспроводного телефона).

Системы и стандарты беспроводной телефонии

Методы FDMA, TDMA, CDMA

Известно, что основная часть энергии любого сигнала сосредоточена в ограниченной полосе частот. Но радиочастотный ресурс эфира ограничен и регламентируется государством. Поэтому, чтобы сигнал не выходил за рамки выделенной полосы, его необходимо каким либо образом изменять. Мы живем в трехмерном мире и привыкли к трем измерениям – ширине, высоте и длине (не считая четвертое измерение – временное). Если провести аналогию для электромагнитного мира, то частота – первое измерение. Второе измерение – время или длительность сигнала. И наконец сигнал должен обладать некоторой начальной энергией, расходуемой на то, чтобы пройти через эфир на нужное расстояние и быть принятым – это третье измерение. Таким образом, сигнал характеризуют три параметра: частота на которой передается сигнал, время или длительность сигнала и сигнал должен обладать какой-то энергией, расходуемой на то, чтобы пройти эфир на нужное расстояние и быть принятым. Произведение этих параметров дает единицу оценки информационных возможностей сигнала – объем. Можно изменять любой из этих параметров, увеличивая или уменьшая оставшиеся для сохранения прежнего объема сигнала.

Основная проблема передачи сигнала: совместить в одной среде сигналы от разных источников и затем разделить их в точке приема, а также согласовать параметры сигнала с возможностями среды. Можно концентрировать энергию на определенной несущей частоте или временном интервале либо распределять энергию по всей частотно временной области.

Самый простой метод – частотное разделение – FDMA. В каждом сеансе связи за абонентом закрепляется узкая полоса частот. Использовался в сотовых системах первого поколения и аналоговых беспроводных телефонах.

Время легло в основу метода TDMA. Абонент получает в частотном канале временные окна, которые он может использовать для разговора и передачи данных. Сеанс связи абонента разбивается на множество небольших временных интервалов. Метод TDMA используется в цифровых сотовых системах второго поколения GSM и беспроводных телефонах цифрового стандарта. В стандарте GSM, кроме временного разделения используется и частотное. Структура TDMA-кадра содержит восемь временных окон на каждой из 124 несущих частот. Каждую секунду осуществляется 217 переходов с одной частоты на другую. Это используется для борьбы с замиранием сигнала из-за многолучевого распространения.

Энергия основа метода CDMA. Этот метод реализован в виде многостанционного доступа с кодовым разделением каналов. Основная идея метода – в одной и той же полосе частот можно создать сигналы, которые не влияют друг на друга. Исходный сигнал от абонента смешивается с одним из сигналов из этого ансамбля, т.е. он помечается кодом. На приеме он сравнивается с аналогичным сигналом из ансамбля и выделяется. В отличие от FDMA или TDMA, где энергия сигнала концентрируется на выбранных частотах или временных интервалах, сигналы CDMA распределены в непрерывном частотно-временном пространстве (энергия тоже). Метод основан на управлении и частотой и временем и энергией. Используется в цифровых сотовых системах связи третьего поколения.

Метод TDMA – троекратное увеличение емкости абонентской сети по сравнению с FDMA, а CDMA – десятикратное увеличение по сравнению с FDMA.

Стандарты беспроводной телефонии

Первые системы беспроводной телефонии (БПТ) появились в 70-х годах 20 столетия в Европе, Азии и Северной Америке. Они работали в диапазоне частот 27-50 МГц. Передача аналоговых речевых сообщений осуществлялась с помощью частотной модуляции, а количество рабочих каналов не превышало 10. Дальность связи по направлению "НМТ – СБ" составляла 200-300 м.

В 1983 году Европейская организация администраций и почт (CEPT) разработала первый европейский стандарт (CT-1) для аналоговых систем беспроводных телефонов в полосе частот 900 МГц с 40 дуплексными каналами и частотным разделением каналов (FDMA) через 25 кГц. При этом связь осуществлялась только через индивидуальный стационарный блок с использованием идентификационного кода. Общее количество кодов составило больше миллиона.

В данной конфигурации системы не используется канал управления для установления связи между НМТ и СБ. В дежурном режиме каждый блок БПТ постоянно сканирует по каналам в поисках сигнала, содержащего код идентификации. Когда необходимо связаться НМТ с СБ или наоборот, инициирующий связь блок находит свободный канал, определяя уровень напряженности поля на нем. На этом канале инициирующий связь блок начинает передавать код идентификации. При обнаружении совпадающего кода ответный блок прекращает сканирование и передает по обратному дуплексному каналу ответный код. После согласования НМТ и СБ кодов идентификации, передача опознавательных сигналов прекращается и происходит занятие абонентской линии.

В Германии, Швейцарии и Австрии по согласованию с CEPT был принят расширенный стандарт CT-1 с удвоенным количеством дуплексных каналов – 80. Недостаток этих стандартов - не обеспечивалась секретность передачи речевых сообщений.

Новый стандарт CT-2, принятый CEPT в 1987 году, цифровой. Производится цифровая обработка сигнала. При этом почти полностью устраняется влияние помех, нарушающих как саму связь, так и разборчивость принимаемых сообщений. Этот стандарт использует дуплексный режим с временным разделением каналов и многократный доступ с частотным разделением (TDD/FDMA). Это значит: на одном временном интервале осуществляется передача пакета сообщения от абонента, а на следующем интервале – прием пакета сообщения для этого абонента от стационарного блока. Обмен пакетами сообщений осуществляется на одной частоте. Этот стандарт использует полосу частот 864-868 МГц, которая поделена на 40 каналов по 100 кГц на каждый.

Недостаток системы беспроводного доступа CT-1, CT-2 – ограниченная абонентская емкость. Поэтому Европейский институт телекоммуникационных стандартов принял стандарт DECT, способный обеспечить большое количество абонентов. Этот стандарт использует многостанционный доступ с обнаружением несущей, многостанционный доступ с частотным разделением каналов и временной дуплекс. Системе DECT выделено 10 частотных каналов (10 несущих частот) в диапазоне от 1880 до 1900 МГц. Интервал между соседними каналами составляет 1,728 МГц. Используется временное разделение в канале – TDMA. Время передачи разбивается на 10-миллисекундные кадры, состоящие из 24 тайм-слотов. Каждому абоненту выделяется в этом кадре один тайм-слот на передачу и один на прием. Все остальное время носимая радиотелефонная трубка занята в межсистемном обмене управляющей информацией, поиском лучшего канала и т.п. Разнесение во времени приема и передачи и есть дуплекс. Только дуплекс не частотный, как в аналоговых системах, а временной. Первая половина (12 тайм-слотов) кадра отведена для передачи от стационарного блока к носимым трубкам, а вторая - для приема.

В DECT выбор канала осуществляет НМТ. В процессе разговора канал меняется практически непрерывно. Приемопередатчик практически мгновенно перестраивается на любую из 10 частот. Одновременно ( в пределах 10 мс кадра) он поддерживает 12 телефонных разговоров. Таким образом, каждая базовая станция (и соответственно любая абонентская трубка) в любой момент времени имеет выбор из 120 каналов (12 временных × 10 частотных).

DECT наиболее помехозащищенный стандарт.

DECT используется:

1. 
   в бытовых системах индивидуального пользования
   
2. 
   в учрежденческих АТС с выходом на ТФОП, сети сотовой связи и персонального радиовызова.
   
3. 
   в системе передачи данных и т.д.
   

Европейским сообществом ведутся работы по слиянию БПТ и сотовых радиотелефонов и выработке единого стандарта UMTS, обеспечивающего работу единого радиотелефона в сетях как сотовой, так и беспроводной связи.