Особенности построения устройств приема и обработки сигналов сотовой системы связи
Отличительной особенностью радиоприемных устройств сотовой системы связи является прием кодированного цифрового потока, несущего сигнал речи, данных и сигналов управления оборудованием. Система передачи и обработки сигналов в сотовой системе связи использует стандарт GSM. В стандарте GSM применяется спектрально-эффективная гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK). Манипуляция называется «гауссовской» потому, что последовательность информационных бит до модулятора проходит через ФНЧ с характеристикой Гаусса, что дает уменьшение эффективной ширины спектра радиосигнала. Формирование GMSK радиосигнала осуществляется таким образом, что на интервале одного информационного бита фаза несущей изменяется на 90°. Непрерывное изменение фазы синусоидального сигнала дает в результате частотную модуляцию с дискретным изменением частоты. Применение фильтра Гаусса позволяет при дискретном изменении частоты получить «гладкие переходы». В стандарте GSM применяется GMSK-модуляция с величиной нормированной полосы В•Т = 0,3, где В – ширина полосы фильтра по уровню минус 3 дБ, Т – длительность одного бита цифрового сообщения. Принципиальная схема модулятора представлена на рис. 3.38.
Рис. 3.38 Модулятор гауссовской частотной манипуляции с минимальным частотным сдвигом
Основой формирователя GMSK-сигнала является квадратурный (1/Q) модулятор. Схема состоит из двух умножителей и одного сумматора. Задача этой схемы заключается в том, чтобы обеспечить непрерывную, очень точную фазовую модуляцию. Один умножитель изменяет амплитуду синусоидального, а второй косинусоидального колебания. Входной сигнал до умножителя разбивается на две квадратурные составляющие. Разложение происходит в двух обозначенных «sin» и «cos» блоках. Модуляцию GMSK отличают следующие свойства: эффективное использование передающего устройства с усилителями мощности в режиме класса С; компактный спектр на выходе усилителя мощности передающего устройства, обеспечивающий низкий уровень внеполосного излучения; хорошие характеристики помехоустойчивости канала связи.
Структурная схема радиоприемного устройства системы сотовой связи выполняется по схеме с двойным преобразованием частоты.
Особенности построения устройств приема и обработки сигналов пейджинговой системы связи
Радиоприемник пейджинговой системы связи. Системы пейджинговой связи используются для передачи текстовой информации между абонентами и различаются протоколами передачи и типами представления информации. Наиболее часто используются такие типы пейджеров, как: тональные, голосовые, цифровые, буквенно-цифровые, двухсторонние, графические, криптопейджеры и безэкранные пейджеры.
Тональные пейджеры. Сигналы в таких СПВ представляют собой комбинацию тонов звуковой частоты, модулирующих несущую. Поступление сообщения на такой пейджер, предназначенный для СПВ с простой организацией связи, фиксируется звуковым или вибрационным сигналом.
Голосовые пейджеры. Передача и прием голосового сообщения, преобразованного в цифровой вид.
Цифровые пейджеры. Цифровая передача короткого сообщения и вызова абонента, сформированного при помощи двоичного кода сигнала, манипулирующего по частоте несущую. Информация отображается на жидкокристаллическом дисплее с возможностью хранения сообщения в памяти пейджера. Данный тип СПВ охватывает более миллиона абонентов. СПВ с цифровыми пейджерами дают возможность автоматического ввода сообщения через пейджерный терминал с тонального телефона (DTMF), а также эффективного использования эфирного времени за счет малого размера сообщения.
Буквенно-цифровые пейджеры. На экране пейджеров выводится информация, объем которой ограничивается объемом памяти пейджера и размерами дисплея.
Двухсторонние пейджеры. Отличием подобных пейджеров (твейджеров) является не только прием сообщения, но и подтверждения факта приема сообщения абонентом, а при необходимости и ответа на него.
Графические пейджеры. На дисплее подобного пейджера воспроизводится графическая информация в реальном масштабе времени.
Криптопейджеры. Позволяют организовать защищенный информационный обмен на основе использования специального сервера криптозащиты.
Безэкранные пейджеры. Они позволяют принимать сообщения большого объема и вводить их в мобильный персональный компьютер.
Приемник пейджера выполняется в виде миниатюрного приемника, носимого на груди, поясе, на руках. Главный тракт приемного устройства (ГТП) обеспечивает усиление, селекцию и преобразование сигнала; в блоке обработки сигнала (БОС) он декодируется для определения соответствия или несоответствия принятого адреса собственному адресу абонента, после вызова абонента передает информацию в память пейджера, отображается на дисплее (ДС) устройства сигнализации (УС) и подается в блок управления (БУ) (рис. 3.39).
Рис. 3.39 Структурная схема пейджера
Блок управления обеспечивает управление пейджером и имеет в своем составе таймер, переключатель вида сигнализации, переключатель ждущего режима и источник питания.
Структурная схема главного тракта радиоприемного устройства простейшего пейджера строится по схеме синхронного приема. Необходимая избирательность обеспечивается после синхронного детектора с помощью активного ФНЧ. В пейджерах глобальных систем связи структурная схема строится по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты.
Радиоприемное устройство пейджера, при использовании протокола передачи RDS, встроено в структурную схему радиовещательного радиоприемника УКВ ЧМ стереовещания. Особенностью спектра является наличие дополнительной поднесущей на частоте 57 кГц (рис. 3.40).
Рис. 3.40 Спектр суммарного сигнала протокола RDS пейджинговой системы связи на основе УКВ ЧМ радиовещания
Радиоприемные устройства, оборудованные декодером протокола RDS, кроме программ звукового вещания, позволяют различать текстовую информацию в виде неподвижной или бегущей строки – название радиостанции, темп музыкального сопровождения, рекламные тексты и т.д. Скорость приема и обработки сигналов составляет 1187 бит/с.