Аспекты радиосвязи

Для мобильных сетей в Европе выделены следующие диапазоны частот: 890 - 915 МГц (GSM), 1710 - 1785 МГц (DCS) - для установления связи в прямом направлении (от мобильного телефона к базовой станции - восходящий канал) и 935 - 960 МГц (GSM), 1805 - 1880 МГц (DCS) - для установления связи в обратном направлении (от базовой станции к мобильному телефону - нисходящий канал). В конечном счете, весь GSM размещается в пределах полосы шириной 2x25 МГц, а DCS - в пределах полосы 2х75 МГц.

Давайте теперь выясним, как же разделяется весь этот диапазон между пользователями - абонентами?
Поскольку диапазон частот является ограниченным ресурсом, разделяемым между всеми пользователями, было придумано несколько методов разделения его между большим числом абонентов. Метод, выбранный для GSM, является комбинацией методов параллельного доступа с разделением времени и с распределением частот (Time - and Frequency - Division Multiple Access, TDMA/FDMA). FDMA включает распределение частот полосы шириной 25 МГц на 124 частотных канала шириной по 200 кГц (124 восходящих и 124 нисходящих) для GSM и полосы шириной 75 МГц на 374 канала для DCS.
Разнос между восходящим и нисходящим каналом - 45 МГц для GSM и 95 МГц для DCS.
Вышеизложенное поясняет, почему у нас не работают телефоны американского стандарта 1900.
Каждым частотным каналом могут одновременно пользоваться 8 абонентов. Каждому из них по очереди отводится небольшой отрезок времени тайм-слот (подканал) - время, в течение которого мобильный телефон одного из абонентов передает либо принимает информацию.
Один тайм-слот используется для передачи сигнала и один - для приема. Они передаются на разных частотах, разделены по времени, так что мобильный телефон не занимается приемом и передачей одновременно.
Наглядное представление такой структуры дает рисунок. Вообразите, что каждому частотному каналу соответствует один телефонный аппарат, подключенный к проводной линии. А к каждому из аппаратов имеют доступ по 8 абонентов, которые могут разговаривать по очереди в течение тайм-слота.

В зоне покрытия одной базовой станции в системе GSM теоретически одновременно могут разговаривать 124х8=992 абонента, а в системе DCS - 374х8=2992.
Реально каждая базовая станция поддерживает от 1 до 16 частотных каналов. Поэтому вышеприведенные значения на практике оказываются существенно ниже. Отсюда вытекает и то, что позвонить человеку, который находится в месте большого скопления людей, например на футбольном матче, бывает очень затруднительно.
Необходимо знать, что радиоволны используемых в системе GSM частот могут распространяться только в пределах прямой видимости, а естественные и искусственные преграды могут препятствовать их распространению. Сигнал частотой 1800 мГц при распространении обладает более сильным затуханием (примерно в 4 раза) по сравнению с сигналом частотой 900 мГц той же мощности. Соответственно он имеет и меньшую дальность распространения. Сеть 1800 мГц, таким образом, идеально подходит для обслуживания в городских условиях. При этом используется большое количество базовых станций, обеспечивающих большую пропускную способность (количество одновременно разговаривающих абонентов) каналов связи. Сеть 900 мГц, напротив, предпочтительнее для обслуживания больших территорий (вдоль автодорог и т.п.) при использовании меньшего числа базовых станций.
Длины волн, соответствующие частотам 900 и 1800 мГц, составляют соответственно примерно 33 и 17 см. Это влияет на размеры и эффективность антенны, поскольку размеры антенны для эффективной работы должны быть соизмеримы с длиной волны, а также на способность передаваемых сигналов проникать через небольшие отверстия, что недоступно для радиоволн обычного вещательного диапазона частот.
Процесс цифровой передачи голосового сигнала в сетях GSM использует ряд методов - таких как прерывистая передача и прерывистый прием - для улучшения качества передачи голоса, снижения энергопотребления мобильного телефона, а также для увеличения общей емкости сети.