Подвижная станция — элемент системы сотовой связи.

Рассмотрение элементов системы сотовой связи начнем с подвижной станции — наиболее простого по функциональному на­значению и устройству, к тому же единственного элемента систе­мы, который не только реально доступен пользователю, но и нахо­дится у него в руках в буквальном смысле этого слова.

Блок-схема подвижной станции приведена на рис.2.6. В ее состав входят:

• блок управления;
• приемопередающий блок;
• антенный блок.

Приемопередающий блок, в свою очередь, включает пере­датчик, приемник, синтезатор частот и логический блок.

Наиболее прост по составу антенный блок: он включает соб­ственно антенну — в простейшем случае четвертьволновой штырь — и коммутатор прием-передача. Последний для цифровой стан­ции может представлять собой электронный коммутатор, подклю­чающий антенну либо на выход передатчика, либо на вход прием­ника, поскольку, как будет ясно из дальнейшего, подвижная стан­ция цифровой системы никогда не работает на прием и передачу одновременно.

Функционально несложен и блок управления. Он включает микротелефонную трубку — микрофон и динамик, клавиатуру и дисплей. Клавиатура (наборное поле с цифровыми и функциональ­ными клавишами) служит для набора номера телефона вызывае­мого абонента, а также команд, определяющих режим работы под­вижной станции. Дисплей служит для отображения различной ин­формации, предусматриваемой устройством и режимом работы станции. Некоторое представление как о типах команд, так и о ха­рактере отображаемой информации дает содержание последующих записей.

Приемопередающий блок значительно сложнее.

В состав передатчика входят:

• аналого-цифровой преобразователь (АЦП) — преобразует в цифровую форму сигнал с выхода микрофона и вся последу­ющая обработка и передача сигнала речи производится в цифровой форме, вплоть до обратного цифро-аналогового преобразования;
• кодер речи осуществляет кодирование сигнала речи — пре­образование сигнала, имеющего цифровую форму, по опре­деленным законам с целью сокращения его избыточности, т.е. с целью сокращения объема информации, передавае­мой по каналу связи;
• кодер канала — добавляет в цифровой сигнал, получаемый с выхода кодера речи, дополнительную (избыточную) инфор­мацию, предназначенную для защиты от ошибок при переда­че сигнала по линии связи; с той же целью информация под­вергается определенной переупаковке (перемежению); кро­ме того, кодер канала вводит в состав передаваемого сигна­ла информацию управления, поступающую от логического блока;
• модулятор — осуществляет перенос информации кодирован­ного видеосигнала на несущую частоту.

Приемник по составу в основном соответствует передатчику, но с обратными функциями входящих в него блоков:

• демодулятор выделяет из модулированного радиосигнала кодированный видеосигнал, несущий информацию;
• декодер канала выделяет из входного потока управляющую информацию и направляет ее на логический блок; принятая информация проверяется на наличие ошибок, и выявленные ошибки по возможности исправляются; до последующей об­работки принятая информация подвергается обратной (по отношению к кодеру) переупаковке;
• декодер речи восстанавливает поступающий на него с коде­ра канала сигнал речи, переводя его в естественную форму, со свойственной ему избыточностью, но в цифровом виде;
• цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) преобразует при­нятый сигнал речи в аналоговую форму и подает его на вход динамика;
• эквалайзер служит для частичной компенсации искажений сигнала вследствие многолучевого распространения; по су­ществу, он является адаптивным фильтром, настраиваемым по обучающей последовательности символов, входящей в состав передаваемой информации; блок эквалайзера не яв­ляется, вообще говоря, функционально необходимым и в не­которых случаях может отсутствовать.

Заметим, что для сочетания кодера и декодера иногда упот­ребляют наименование кодек (например, канальный кодек , рече­вой кодек).

Позже мы вернемся к методам кодирования и модуля­ции, используемым в сотовой связи, и рассмотрим их подробнее, а также познакомимся с принципом работы эквалайзера.

Помимо собственно передатчика и приемника, в приемопе­редающий блок входят логический блок и синтезатор частот. Логи­ческий блок — это по сути микрокомпьютер со своей оперативной и постоянной памятью, осуществляющий управление работой под­вижной станции. Характер выполняемых им функций будет при­мерно понятен после знакомства с разд. 2.3. Синтезатор является источником колебаний несущей частоты, используемой для пере­дачи информации по радиоканалу. Наличие гетеродина и преобра­зователя частоты обусловлено тем, что для передачи и приема ис­пользуются различные участки спектра (так называемое дуплекс­ное разделение по частоте). Конкретные значения частот и полосы каналов, используемые в различных стандартах, мы приведем в соответствующем разделе.

В заключение раздела отметим еще несколько моментов. Блок-схема рис.2.6 является существенно упрощенной. На ней не показаны усилители, селектирующие цепи, генераторы сигналов синхрочастот и цепи их разводки, схемы контроля мощности на передачу и прием и управления ею, схема управления частотой ге­нератора для работы на определенном частотном канале и т.п. Для обеспечения конфиденциальности передачи информации в некоторых системах возможно использование режима шифрова­ния; в этих случаях передатчик и приемник подвижной станции включают соответственно блоки шифрования и дешифровки со­общений. В подвижной станции системы GSM предусмотрен спе­циальный съемный модуль идентификации абонента (Subscriber Identity Module — SIM). Некоторая дополнительная информация по режиму шифрования и использованию модуля SIM будет приведе­на далее.

Подвижная станция системы GSM включает также так назы­ваемый детектор речевой активности (Voice Activity Detector), ко­торый в интересах экономного расходования энергии источника питания (уменьшения средней мощности излучения), а также сни­жения уровня помех, неизбежно создаваемых для других станций при работающем передатчике, включает работу передатчика на излучение только на те интервалы времени, когда абонент гово­рит. На время паузы в работе передатчика в приемный тракт допо­лнительно вводится так называемый комфортный шум . В необхо­димых случаях в подвижную станцию могут входить отдельные тер­минальные устройства, например факсимильный аппарат, в том числе подключаемые через специальные адаптеры с использова­нием соответствующих интерфейсов.

Если представить блок-схему аналоговой подвижной стан­ции, то она будет проще рассмотренной цифровой за счет отсут­ствия блоков АЦП/ЦАП и кодеков, но сложнее за счет более гро­моздкого дуплексного антенного переключателя, поскольку анало­говой станции приходится одновременно работать на передачу и на прием.