Детали приемопередающего тракта

Все части приемопередающего тракта располагаются на плате телефона, как правило, в непосредственной близости от антенны. Рассмотрим их подробнее.

Основой приемопередатчика телефона является цифровой сигнальный процессор, который формирует сигналы для последующего усиления и передачи их в эфир, а также декодирует и дешифрирует принимаемые сигналы и управляет генератором несущих частот.

Передатчик – он же усилитель мощности (РА).Это микросхема, представляющая собой мощный транзисторный усилитель, собранный на керамическом основании, и имеющий компоненты для регулировки усиления и цепи для измерения уровня сигнала на его выходе. Вследствие применения керамики, он боится механических нагрузок, в т.ч. ударов, сотрясений и пр.

Антенный переключатель (ASW).Микрохема, собранная из дискретных компонентов - диодов, резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности. На схеме показаны только резисторы, а в реальной конструкции используются также катушки индуктивности и конденсаторы, которые служат для фильтрации высокочастотных сигналов (для непроникновения их в цепи управления).

В исходном состоянии на всех управляющих входах схемы низкий уровень сигнала - логический ноль. При этом все диоды находятся в закрытом состоянии, т.е. не проводят электрический ток и имеют высокое сопротивление. Как только на один из управляющих входов поступает сигнал логической единицы - высокий уровень, соответствующий диод открывается, и постоянный ток управляющего сигнала протекает через диод и катушку индуктивности в цепи антенны. При этом высокочастотный сигнал свободно проходит через открытый (имеющий уже низкое сопротивление) диод либо из антенны на прием, либо из усилителя мощности в антенну. Катушка индуктивности в цепи антенны для высокочастотного сигнала имеет высокое сопротивление.

Входные цепи приемника.Во входных цепях используются малошумящие транзисторные усилители (не всегда) и полосовые ПАВ фильтры - приборы, основаные на возбуждении, передаче и приеме поверхностных акустических волн, которые распространяются в материале (ниобат лития и др.). Меняя геометрические размеры возбуждающей и приемной антенн, можно получить разный коэффициент передачи прибора.

Работа телефона зимой

Работа телефона при низкой температуре обусловлена влиянием таковой на каждую микросхему и компонент телефона. Например, фирма Nokia гарантирует работу некоторых своих телефонов в диапазоне температур от -10оС до +50 ^оС. Это значит, что даже самое слабое звено схемы телефона должно вписываться в этот температурный диапазон. Однако, известно, что далеко не все телефоны, продающиеся под маркой фирмы, произведены на заводах фирмы. А нелегальные производители экономят на всем, в т.ч. и на комплектующих, используя и те, которые не прошли строгий температурный контроль. Выводы сделать несложно.

SIM-карта

Прочтя предыдущую часть, вы поняли, что мобильный телефон - это микрокомпьютер. Но самое интересное в том, что в нем находится еще один микрокомпьютер. Да, это SIM-карта.

Возникновение SIM-карт

SIM-карты являются неотъемлемыми частями сотовых телефонов GSM, хотя телефоны других стандартов вполне обходятся без них. Зачем же потребовались SIM-карты?

Для того чтобы мобильный телефон мог обслуживаться в сотовой сети, он должен быть для нее «своим», т.е. иметь индивидуальное «имя», по которому сеть будет к нему обращаться. «Своими» в сотовой сети телефоны становились после регистрации. А «именами», начиная с самых первых систем сотовой связи, служили уникальные заводские номера аппаратов и их электронные аналоги - Electronic Serial Number (ESN). Этот номер мобильный телефон сообщал сотовой сети для выполнения звонка. Вызов передавался также с использованием его ESN.

Компания Ericsson, создавшая первую сотовую сеть стандарта NMT-450 в Саудовской Аравии, поставляла все оборудование - от коммутатора до мобильных телефонов, номера которых были известны еще при производстве. Все операции по их «прописке» в сети выполнялись на заводе. В дальнейшем ситуация усложнилась. Число производителей сотовых телефонов возросло, и каждый из них стал использовать свои собственные заводские номера аппаратов. Это затруднило их регистрацию, и, кроме того, при «прописке» телефона и при любой замене его всегда надо было привозить к сотовому оператору. А в процессе регистрации участвовали люди, ошибки которых, в свою очередь, влияли на процесс регистрации.

Эта проблема была решена разработчиками GSM. Они придумали разделить функции идентификации телефонов и абонентов.

Для идентификации телефонов в стандарте GSM используется специальный 15-значный уникальный номер Международного идентификатора мобильного оборудования - International Mobile Equipment Identifier (IMEI), присваиваемый каждому аппарату при производстве (он также пишется на упаковочной коробке и на самом телефоне - под аккумулятором). Подробнее о нем можно прочитать в приложении 1.

Параметры же абонента были вынесены в специальный сменный модуль - Subscriber Identity Module (SIM), вставляемый в телефон. Цоколевку и расположение контактов можно посмотреть в приложении 2.

По замыслу разработчиков GSM, код оборудования IMEI используется лишь для проверки «легальности» телефонов - сотовая сеть отказывает в обслуживании «незаконным» (например, украденным) аппаратам, чьи номера значатся в специальном «стоп-листе» (существуют три списка - «черный», «серый» и «белый»). Поскольку обмен номерами всех «подозрительных» телефонов может производиться непосредственно между сотовыми сетями, то для разрешения обслуживания легальных телефонов нет необходимости в какой-либо их регистрации в сети, и абонент может самостоятельно менять телефоны по своему усмотрению. Надо отметить, что и сама проверка кода IMEI в сетях GSM не является обязательной и поддерживается далеко не всеми операторами. Именно поэтому и существует подпольный рынок торговли ворованными телефонами GSM. Размах такой торговли приводит к тому, что, возможно, вскоре обмен кодами IMEI «потерянных» сотовых телефонов между сетями будет полностью отлажен и проверки легальности телефонов станут выполняться повсеместно.

Что касается SIM-карт, то они содержат все данные, необходимые для однозначной идентификации самого абонента. При этом SIM-карты программируются заранее и продаются в виде готового товара. Любой может самостоятельно вставить ее в свой сотовый телефон или переставить в другой. Визит в сотовую компанию для проведения каких-либо технических манипуляций с телефоном или SIM-картой - совершенно не нужен.

Типы и возможности SIM-карт

В SIM-карте реализованы все функции, связанные как с идентификацией абонента, так и с проверкой подлинности карты (аутентификацией) и шифрацией переговоров. Все чисто «связные» операции (прием и передача сигналов, их модуляция и детектирование, воспроизведение звуков и отображение символов на дисплее и т. п.) выполняются в телефоне, а все, что касается персональных данных - в SIM-карте. Телефон GSM без SIM-карты обеспечивает только возможность выполнения звонков «SOS» по международному коду 112 в аварийные службы: полиция, пожарная, медицинская помощь и т. п. - это требование было заложено в стандарт.

Выполнение в SIM-карте обработки информации привело к тому, что в карте разместился микрокомпьютер со своей операционной системой, 8-разрядным процессором, узлами ввода и вывода информации, ROM, RAM и EEPROM. Именно в EEPROM (в настоящее время до 64 Кбайт) размещается вся прикладная информация - как пользовательская, так и служебная. Это записные книжки, списки последних сделанных и принятых вызовов и т. п.

Не очень давно создана технология SIM Application Toolkit (STK). Она базируется на использовании для обмена информацией SMS-сообщений и представляет собой программные приложения, записываемые на SIM-карте в виде наборов исполняемых процедур и команд. Такие программы позволяют телефону автоматически выполнять различные последовательности действий. Это может быть звонок по определенному номеру, отправка короткого сообщения по определенному номеру и с определенным содержанием, отправка электронной почты или факса и т. п. Все эти процедуры, естественно, могут выполняться и вручную, но автоматизация процесса существенно упрощает и ускоряет пользование такими услугами. В их число могут входить: доступ к информационно-справочным службам (прогноз погоды, курс обмена валют, последние новости, обстановка на дорогах и т. п.), управление подключением и отключением используемых услуг сотовой сети, доступ в Интернет, оплата различных услуг с мобильного телефона, игры и т. д.

С позиций пользователя новая технология проявляется в том, что на дисплее телефона с установленной STK-картой, помимо стандартного для данного аппарата набора пунктов меню, появляется еще один пункт - SIM-меню (или SIM Service), содержащий перечень дополнительных возможностей. Их набор определяется оператором мобильной сети GSM и может изменяться (даже оперативно!) без необходимости замены телефона или SIM-карты. Процесс пользования такими услугами проходит приблизительно в следующем порядке. В зависимости от выбираемых абонентом видов дополнительного сервиса с помощью SIM-карты, поддерживающей технологию STK, автоматически формируются и отправляются соответствующие SMS-запросы. Вся необходимая информация о результатах проведенных операций возвращается на телефон абонента также в виде SMS. STK-карты емкостью 32-64 Кбит, например, оснащаются даже специальным SIM-браузером, обеспечивающим доступ в Интернет с мобильного телефона без необходимости устанавливать дорогостоящее диал-ап соединение. Информация при этом также передается посредством SMS, что позволяет просматривать не только WAP-страницы, но и не очень сложные страницы HTML. Другими словами, современная SIM-карта - это многофункциональное и высокотехнологичное устройство.