Раздел 2.Основы построения абонентского оборудования мобильных средств связи ??? Энергетическое обеспечение в радиоканалах мобильной связи

Требования к энергетическому обеспечению радиоканала определяются физическим уровнем модели ВОС. Используемый в мобильной связи диапазон ультракоротких волн не имеет свойств ионосферного отражения, а в приземном слое тропосферы траектория трассы распространения радиосигнала прямолинейна. Диапазон УКВ имеет ряд преимуществ и недостатков для организации канала связи, что должно быть учтено при создании абонентского и сетевого оборудования этого диапазона.

Преимущества диапазона УКВ:

- большая частотная ёмкость позволяет создавать требуемое количество радиоканалов для обеспечения нормативов показателей качества обслуживания по моделям Эрланг В (отказ) или Эрланг С (ожидание);

- широкая полоса частотного канала совместно с эффективными методами модуляции обеспечивает высокие скорости передачи;

- отсутствие сосредоточенных помех дальних УКВ приёмопередатчиков и атмосферных помех.

Недостатки:

- при работе мобильных приёмопередатчиков в ограниченной зоне создаются взаимные помехи, повышающие требования к избирательности приёмников;

- большое затухание сигналов на трассах радиосвязи, достигающее 140…160 дБ, требует высокой чувствительности абонентских устройств 110..120 дБм и базовых станций 120…130 дБм?? ;

- глубина замирания уровня радиосигнала до 100…120 дБ в условиях многолучевого распространения и движения мобильного оборудования на большой скорости.

Большинство систем сухопутной подвижной связи рассчитывается на 90% уровень надёжности. Это означает, что с вероятностью 0,9 уровень принимаемого сигнала должен быть выше порогового. Чем больше расчётная вероятность связи, тем больше множитель надёжности. Система связи по энергетике канала рассчитывается со стороны передачи базовой станции – прямой канал и со стороны мобильной – обратный канал, как наиболее тяжёлый.

Функции и основные параметры абонентских радиостанций и радиотелефонов

Всё абонентское оборудование, относящееся к определённому типу, изготавливается на одинаковой элементной базе с использованием практически одинаковых схемных решений и поэтому имеет практически одинаковые типовые характеристики.

Абонентские терминалы включают приёмопередатчик, состоящий из передатчика, приёмника, синтезатора частот и антенно-фидерного устройства, операционный блок и интерфейс пользователя.

Операционный блок выполняет функции автоматизированной адаптивной самонастраивающейся системы.

Примёмопередатчик.

Приёмопередачик – это радиочастотный интерфейс, выполняющий функции приёма/передачи радиосигнала в выделенном диапазоне частот.

Функции

передатчика.

Передатчик предназначен для выполнения следующих функций:

· генерирования несущей радиочастоты;

· модуляции несущей сигналом, содержащим передаваемые речь или данные, заранее определенного уровня (глубина модуляции для AM, девиация для ЧМ и ФМ);

· усиления промодулированной несущей до необходимого уровня;

· ограничения внеполосных излучений - излучение минимума сигналов на частотах вне допускаемой полосы.

Перечисленные функции определяют необходимые для работы передатчика функциональные узлы: синтезатор, низкочастотную и высокочастотную части передатчика, модулятор, усилитель мощности, селектирующие цепи, дуплексор или переключатель приём/передача, антенно-фидерное устройство.

Спецификации передатчиков

Технические характеристики на все виды приёмопередатчиков – определены стандартами

Российской Федерации, в международном плане – Агентством радиосвязи. Агентство радиосвязи

(Radiocommunications Agency) издает спецификации, в соответствии с

которыми выпускается всё оборудование. Кроме технических характеристик,

касающихся основных параметров системы связи, спецификации направлены на

предотвращение интерференции и максимально-эффективное использование частотного спектра.

Ниже перечислены характеристики передатчиков и приведены факторы, которые оказывают

воздействие на элекромагнитную совместимость (ЭМС) оборудования.

• Напряжение питания

• Рабочая полоса частот.

• Метод модуляции.

• Разнос каналов.

• Мощность выхода на радиочастоте.

Диапазон мощности на выходе 0.01...5 Вт для носимой портативной аппаратуры и 5…25 Вт для возимого оборудования. Максимально допустимая мощность системы указывается в частотном разрешении

государственного комитета по радиочастотам ГКРЧ наряду с коэффициентом усиления антенны и

высотой её установки.

• Импеданс. Выходной импеданс обычно составляет 50 Ом.

• Паразитное излучение. Его уровень критичен для предотвращения интерференции с другими

пользователями на разных частотах. Предел для диапазонов VHF и UFF — 0.25 мкВт.

• Остаточный шум. Производители не всегда декларируют уровень шума не модулированной несущей.

По отношению к полной девиации типичный показатель лучше, чем 40 дБ.

• Искажения на звуковой частоте. Обычно < 3% и измеряются при модуляции 60% с

модулирующей частотой 1 кГц.

• Амплитудно-частотная характеристика на звуковой частоте. Это изменение уровня модуляции

по звуковому частотному спектру. В диапазоне 300...3 000 Гц (2.55 кГц для оборудования с разнесением

каналов на 12.5 кГц ) обычно имеет значение от 1 до З дБ. Ее можно оценить с учетом кривой

предыскажений.

• Безнастроечный диапазон. Это диапазон частот, в котором передатчик будет работать без

перенастройки и ухудшения характеристик. Сейчас большинство оборудования определяется так,

чтобы перекрыть всю полосу частот (например, 146...174 МГц) без перенастройки.

Функции приёмника.

Приемник предназначен для выполнения следующих функций:

· приема слабого сигнала, минимальный уровень которого может опускаться до 0.25 мкВ/-119дБм).

Этот минимальный уровень определяет чувствительность приёмника.

· усиления принятого сигнала и сохранение информации, содержащейся в сигнале минимальной

мощности (чуть выше, чем 12 дБ над уровнем собственною шума Если в приемнике происходят

звуковые искажения, принимают в расчет более высокую цифру - отношение сигнал/(шум + искажение)

(СШИ);

· выделения сигнала, т.е. избирательность, на фоне других нежелательных сигналов, которые могут

быть близки по частоте (разнос каналов имеет величины 25/12,5 кГц в диапазоне VHF);

· восстановления информации, переносимой несущей, т. е. демодуляция,

· усиления с минимальными искажениями принятого сигнала до уровня, пригодного для работы воспроизводящего устройства;

· вырезания электрического шума звукового усилителя при отсутствии сигнала.

Спецификации приёмников

В состав спецификаций приёмников входят следующие важнейшие характеристики:

• Чувствительность. Минимальный сигнал, на который реагирует приемник. Для AM-приемников

по принятому стандарту требуется сигнал (30%-ая модуляция синусоидой с частотой либо 400 Гц,

либо I кГц), обеспечивающий выходную звуковую мощность в 50 мВт. Для ЧМ – приемника

необходим стандартный немодулированный сигнал, дающий уменьшение шума на 20 дБ.

Для подавления шума на 20 дБ обычное значение равно 0.25 мкВ. Однако чувствительность часто

задается в терминах сигнал/шум или SINAD, то есть их можно рассматривать как синонимы.

• Отношение сигнал/шум (может рассматриваться как SINAD). Обычно 0,3 мкВ для 12 дБ SINAD.

• Ослабление побочных сигналов. Обычно лучше, чем 80 дБ.

• Избирательность по соседнему каналу. Лучше чем 65 дБ при разнесении каналов на 12.5 кГц.

• Перекрестная модуляция. Модуляция в приемнике желаемого сигнала более сильным

нежелаемым сигналом. Причина - нелинейность в радиочастотных каскадах приемника.

• Блокировка и десенсибилизация. Уменьшение чувствительности приемника в результате перегрузки

ВЧ - каскадов, когда на них подан сильный сигнал. Блокировка приемника может занять ощутимый период времени.

• Частотная характеристика. Обычно задаётся в пределах от +1 дБ до 3 дБ с коррекцией

предыскажений 6 дБ на октаву на частотах 300…3 000 Гц (2,55 кГц для 12.5 кГц канального

разнесения, выше которого АЧХ падает быстрее).

• Звуковой выход. Обычно 2...4 Вт при нагрузке 8 Ом. Для носимого оборудования от 100 до 500 мВт.

(Может быть заявлено искажение; обычно лучше, чем 5%.)

• Рабочая полоса частот. Как для передатчика.

• Дуплексное разделение. Для совокупности приемник/передатчик минимальное частотное разделение

между приемником и передатчиком, который допускает дуплексный режим с минимальным

ухудшением характеристик работы приемника. Стремятся увеличить разделение частот

приёмника и передатчика, что не всегда может быть реализовано в частотном разрешении.

Программирование абонентских станций.

Программирование абонентских станций производится в соответствии с инструкциями по эксплуатации. Профессиональные радиостанции на внешней панели имеют минимальное количество органов управления, что упрощает процесс использования и делает невозможным случайные перестройки, приводящие к ненормальной работе. Их программирование производится с персонального компьютера с установленным на нём ПО через интерфейсный модуль – программатор. Пример схемного решения программатора радиостанции Motorola приведен на рис.2.1. Программатор собран в корпусе 9-ти контактного разъема RS232. Применяемые микросхемы - 561ЛА7 или561ЛЕ5. Диоды - КД522

Рисунок 2.1. Программатор Motorola GM-300

Программирование коммерческих радиостанций производится с клавиатуры. Последний вариант упрощает процесс программирования и снижает стоимость оборудования, кроме того, пользователь получает возможность устанавливать параметры по своему выбору.