Тема 4.2. Технические средства связи беспроводных аналоговых и цифровых стандартов СТ1, СТ2, PHS, DECT
Требования к знаниям
Студент должен
знать:
· характеристики аналоговых и цифровых стандартов СТ1, СТ2, DECT;
· классификацию оборудования, строящегося на базе стандартов СТ1, СТ2, DECT;
· структурные схемы беспроводных телефонов стандартов СТ1 и DECT;
· принцип развязки в базовом блоке телефонной сети и сети 220В;
· набор функций беспроводного телефона.
уметь:
· составлять схему аутентификации и шифрования в стандарте DECT;
· составлять схемы соединения « переносная трубка – абонент ТФОП»;
Содержание учебного материала
Беспроводные телефоны БПСЭ.
Бесшнуровые (беспроводные) телефоны (БПТ) и беспроводные системы электросвязи (БПСЭС) –это сухопутные подвижные службы, обеспечивающие связь в радиусе несколько сотен метров.
Основные параметры стандартов БПСЭС.
Табл.7
| Параметры стандарта | СТ1 (аналоговый) 1985 г. | СТ2 (цифровой) 1990 г. | DECT (цифровой) 1992 г. |
| Тип дуплекса | FDМА (частотное разделение) | FDMA/TDD (временное разделение) | FDMA/TDD (Временное разделение) |
| Тип МД | МДЧР (FDMA) | МДВР (TDMA) | МДВР (TDMA) |
| Диапазон частот при Передаче, МГц: -фиксированная РС -портативная РС | 959….960 914….915 | 864,1….868,1 То же | 1880….1890 То же |
| Полоса на канал,кГц | |||
| Скорость на несущую кбит/с | |||
| Число речевых каналов | |||
| Мощность (пиковая) передатчика, мВт | Макс. 10 | Макс. 10 | Макс. 250 |
| Радиус работы, м Снаружи Внутри помещения | |||
| Модуляция в речевом канале | Угловая | ИКМ-ЧМ с фильтром Гауса | Гауссова ММС |
СТ1– аналоговый стандарт. Производство оборудования этого стандарта практически прекращено.
СТ2 – цифровой стандарт.Применено ТDD – временное дуплексное разделение, при котором на одном временном интервале осуществляется передача пакета сообщения от А, а на следующем приём пакета сообщения для этого А от БС.
В стандарте СТ2 к РТ предъявляются жёсткие требования по точности установки и нестабильности частоты каналов связи. (не более 10 кГц)
DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication –цифровая улучшенная беспроводная связь) – технология предложенная Европейским Институтом Стандартов в области Связи. Основное достоинство – эффективное использование полосы частот.
Позволяет предоставить беспроводные решения как для единиц, так и для сотен тысяч пользователей. Сначала развивалась применительно к офисно – домашней связи, сейчас используется для радиовыносов (DECT WLL) и для охвата DECT – связью целых городов (микросотовые системы).
Типовая архитектура простейшей DECT-системы приведена на рисунке 22
Рис. 22
Решение о переключении принимает АС (Подвижная Станция), а не сеть, как в сотовых системах.
Разделение режимов приёма и передачи происходит методом с временным разделением каналов (TDD). Технология DECT используется в сетях связи 3G (DECT –EP) для создания пикосот. В DECT – EP используется метод доступа МС-TDMA/TDD-FDD с использованием парных и непарных частот.
Абонентские терминалы обладают крайне незначительной мощностью излучения (в нормальном режиме около 5 мВт)!
Подробнее:1. Интернет WWW.dect.ru/dect_t.html - технические аспекты и государственное регулирование.
Кроме БПТ перечисленных стандартов производятся и эксплуатируются РТ с большим (5-80 км) радиусом действия. (КТ-888R,SN-358R, SN-868R, »Рауд-2» ). Эти радиотелефоны относятся к радиоудлинителям ТЛ. Имеют базовый блок, подключаемый к ТЛ и внешнюю антенну. АС имеет повышенную мощность – от 0,35 Вт до 4 Вт, БС –до 25 Вт. Частотный диапазон 307,5-308 МГц, 343,5-344 МГц, требуются решения ГКРЧ на выделение частот.
Функциональные узлы БПТ.
В состав бесшнуровых РТ (БПТ) различных производителей входят одни и те же функциональные узлы:
- РПУ, радиоприёмное устр-во;
- РПДУ, радиопередающее устройство;
- ЭНН, электронный номеронабератель;
- ВУ, вызывное устройство;
- СУ, система управления;
- СК, система кодирования;
- Блок питания;
-УИ, устройство индикации.
Несмотря на общие для всех моделей принципы работы, реализация отдельных узлов различными производителями может отличаться.
РПУ и РПДУ могут также значительно отличаться, но технические решения типовые, применяемые в радиовещательных приёмниках и типовых передатчиках радиостанций.
Функционально БПТ состоит из двух блоков: трубка и стационарного блока. Каждый из них включает два устройства: высокочастотный блок и блок обработки низкочастотных сигналов и управления (основная плата). Тракты высокой и промежуточных частот объединены в один узел — ВЧ блок, который построен аналогично как в носимом, так и в базовом блоках. Различие заключается только в значении сетки частот. Сетка частот формируется синтезатором частоты с системой фазовой автоподстройки.
Приёмник выполнен по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты. Конструктивно ВЧ блок собран на печатной плате, заключенной в металлический корпус — экран. Почти все применяемые радиодетали имеют конструкцию для монтажа на поверхность (SMD).
Синтезаторы частот.
Если РТ по своей конструкции имеет только одну рабочую частоту, удовлетворительная передача речи может оказаться невозможной из-за близко расположенного источника помех, которым может оказаться другой РТ, телевизор, линии электропередач, гармоники мощной радиостанции. Один из способов устранения этого – переход на другую частоту. Идеальное решение – когда РТ имеет максимально возможное количество каналов в выделенном частотном диапазоне и автоматически осуществляет поиск наименее «шумящего« канала. Для реализации этой задачи используется синтезатор частот.
Синтезатор формирует сетку частот, используя метод деления частоты опорного кварцевого генератора. Наиболее распространена схема синтезатора МС145160 фирмы Моторола.
5.1.3.Компрессоры и экспандеры.
В виду того, что радиотракты РПУ и РПДУ имеют не идеальные амплитудно-частотные характеристики, речевой сигнал претерпевает изменения, ухудшающие его разборчивость. Для компенсации таких влияний в речевой сигнал вводят т.н. предискажения.
Компрессоры и экспандеры являются авторегуляторами коэффициента усиления.
Сигнал на регулятор компрессора подаётся с выхода основного усилителя ЗЧ.
Происходит сжатие динамического диапазона – снижение максимальных уровней сильных сигналов и повышение уровней слабых сигналов.
В экспандере один и тот же сигнал подаётся на вход основного канала и в канал регулирования. Происходит расширение динамического диапазона. Уровень громких сигналов повышается, тихих – понижается.
В н.в. созданы специализированные микросхемы , в которых совмещены компрессоры и экспандеры.
Рис. 23 Структурные схемы.
Компрессора Экспандера
Спикерфоны.
Англ. – телефонный громкоговоритель. Обозначается «SP. PHONE» и говорит о наличии устройства или микросхемы для громкоговорящего телефонного аппарата. Иногда эта функция называется «Hands Free» - «свободные руки». Спикерфон устанавливается в ББ, что бы вести разговор при отсутствии трубки. В таких аппаратах устройство набора номера имеется как на трубке, так и на ББ.
Вызывные устройства.
В обычных телефонных аппаратах для вызывного напряжения используется напряжение телефонной линии (60 В) или это же напряжение после выпрямления. Это напряжение подаётся на устройство звукового сигнала – зуммер.
Базовый блок РТ подключен к источнику питания 220В и к телефонной линии (60В).
Поэтому необходима гальваническая развязка цепей ТЛ и 220В. Как правило используются схемы на оптронах.
Рис. 24
Вызывное напряжение, поступающее из абонентской линии (АЛ) выпрямляется и возбуждает светодиод оптронной пары. Фототранзистор открывается и подаёт сигнал низкого логического уровня на вход СPU (центральный процессор), который управляет схемой генератора звуковой частоты. Эту схему можно задействовать также нажатием кнопки «CALL» или «LOCATOR/INTERCOM». Это позволяет не только вызвать носимый блок, но и отыскать его.
Устройство набора номера.
Схемы набора номера не отличаются от аналогичных схем кнопочных телефонных аппаратов. Применяются м/с, позволяющие кодировать набираемый номер в импульсной и частотной (двухтональной ) форме DTMF.
Идентификация сетей DECT предназначена для исключения несанкционированного доступа к номеру абонента. Для этого в DECT предусмотрена процедура «идентификации прописки», которую осуществляют путем сверки идентификаторов базового блока и ключей доступа пользовательской части.
Аутентификация в стандарте DECT происходит по следующей схеме:
Рис. 25
UAK – пользовательский аутентификационный ключ MS,
UPI - персональный код, вводимый с клавиатуры,
UAK и UPI позволяют получить ключ аутентификации K,
RS – случайное число, генерируемое базовым блоком,
Ks – ключ аутентификации на время сеанса связи, получаемый по алгоритму А 11,
RAND F – случайное число, подаваемое на алгоритм А 12 вместе с Ks,
XRES1 – результат обработки по алгоритму А 12,
Кс- ключ шифрования.
Шифрование в DECT не обязательно и выполняется по инициативе абонента. Шифрованию подвергается информация, содержащая данные вызова.
Вопросы самоконтроля
1. Какие существуют различия между БПТ и радиоудлинителями телефонной линии? Каков порядок применения тех и других?
2. 0т каких факторов зависит дальность радиотелефонной связи. Разрешена ли доработка штатных антенн в базовом блоке (БРБ) и носимом блоке (НБ)?
3. Какие методы множественного доступа и дуплекса используются в СТ2 и DECT?
4. Как осуществляется гальваническая развязка телефонной линии и сети 220В?
5. Из каких узлов состоит БРБ?
6. Какие функции выполняет микроконтроллер в беспроводном телефоне?
7. Поясните назначение синтезатора частот. Для чего в современных беспроводных телефонах вместо 1 частотного дуплексного канала для связи БРБ и НБ применяется больше количество каналов?
8. Как компенсируются искажения в приёмном и передающих трактах БРБ и НБ?
9. При нажатии кнопки TALK или INTERCOM, звучит сигнал тревоги, что говорит о нарушении связи БРБ и ПАРБ. Перечислите возможные причины неисправностей.
9. Как можно отыскать трубку?
10. Как можно определить, что аккумулятор ПАРБ не исправен?
11. Возможен ли режим внутренней связи (функция АТС) в БПТ?
12. При работе телефона появляются помехи телевизионному приёму. Возможные причины?
13. Имеет ли право владелец телефона проводить его доработки (например менять штатные антенны БРБ и НБ на антенны с большим коэффициентом усиления, дорабатывать выходной каскад усилителя мощности)?
14. Вы обнаружили значительное уменьшение дальности связи между НБ и БРБ. Возможные причины?