Мощность передатчика gsm 900



Мощность базовых станций, радиус действия и распространение сигнала

В сотовой сети радиус действия и базовых, и мобильных станций ограничен, следовательно, мощность работы передатчиков радиостанций относительно невысока.

Что касается GSM 900, то, как правило, передатчики носимых мобильных телефонов обладают максимальной мощностью 2 Вт, а устанавливаемых на автомобили — порядка 8 Вт. Между тем в стандарте определяется четыре класса мощности от 800 мВт до 8 Вт.

Мощность передатчиков мобильных телефонов системы GSM 1800 в два раза меньше, что не может не сказываться на потребляемой энергии, а значит, и на автономности работы «карманных» моделей. Однако радиус их действия значительно меньше, чем радиус действия передатчиков мобильных телефонов GSM 900, который при прочих равных условиях примерно в 16 раз больше.

Несколько сложнее привести порядок величин для мощностей базовых станций, поскольку операторы стараются держать это в секрете. Тем не менее можно сказать, Что разброс значений этих мощностей достаточно большой, учитывая разнообразие условий распространения сигналов на местности.

Можно ожидать, что мощность средней передающей станции, работающей в городских условиях и покрывающей зону радиусом приблизительно в 2 км, составляет несколько десятков ватт на сектор (10 Вт = +40дБмВт)- Эта величина имеет место на выходе передатчиков, поскольку благодаря направленному действию антенны мощность излучения (эквивалентная изотропно-излучаемая мощность — ЭИИМ ) в заданном направлении может достигать сотен ватт (100 Вт — +50 дБмВт). Приведенные цифры довольно близки к мощности излучения микроволновой печи, работающей с открытой дверцей, и все-таки не сравнимы с сотнями киловатт, излучаемыми в диапазоне FM основными телевизионными и радиовещательными башнями (начиная с Эйфелевой башни, наиболее «грязной» в этом отношении).

В сельской местности эти значения могут быть еще выше за счет установки дополнительных усилителей.

Судя по информации из надежных источников (каталогов изготовителей специальных измерительных приборов), максимальная мощность на выходе передатчика может составлять порядка 30 Вт при работе на частоте 1800 МГц и 300 Вт — на частоте 900 МГц, но на практике не превышает 60-80 Вт. Это может показаться слишком большой величиной, учитывая высокую чувствительность как мобильных, так и фиксированных приемников (не хуже -100 дБмВт для портативной приемной станции хорошего качества). Однако следует принимать во внимание не только потери при прохождении сигнала в свободном пространстве, но и воздействие всякого рода препятствий, расположенных между базовой станцией и мобильным телефоном. Например, железобетонные строения способны ослаблять сигналы, проходящие через них (при внутреннем покрытии), в 100-1000 раз (то есть на 20-30 дБ). К числу препятствий можно также отнести кузова автомобилей, кроны деревьев и т.д. Влияние могут оказать и атмосферные осадки.

При отсутствии препятствий ослабление сигнала при распространении возрастает пропорционально квадрату расстояния, увеличиваясь, таким образом, на 6 дБ каждый раз, когда расстояние удваивается.

Следовательно, если спуститься в подземный гараж или в подвал, то ослабление сигнала будет таким же, как и при удалении на расстояние 30 км в пределах прямой видимости.

В связи с исключительным разнообразием условий распространения сигналов было решено, что мощности передатчиков как базовых, так и мобильных станций будут постоянно адаптироваться к текущим условиям (то есть выходная мощность может увеличиваться или уменьшаться). Этим и объясняется тот факт, что автономность работы мобильных телефонов в режиме «разговор» сильно зависит от условий распространения сигнала, и на практике результаты часто оказываются не, столь блистательными, как было обещано в рекламе.

Учитывая приведенные цифры, можно сделать вывод, что в идеальных условиях радиус действия будет значительно выше среднего.

Например, при осуществлении связи с моря размер покрываемой береговой зоны такой, что система GSM оказывается значительно эффективнее, чем государственная служба радиотелефонной связи диапазона VHF (ОВЧ). Однако из этого не следует делать вывод, что для обеспечения безопасности на борту корабля достаточно мобильного телефона, поскольку его сигналы не принимаются другими судами, способными оказать помощь. К тому же определить местоположение мобильного телефона гораздо сложнее, чем местоположение радиотелефона. В открытом море не стоит рассчитывать на радиус действия 50 или даже 80 км, который при хороших условиях обеспечивается радиостанциями мощностью 25 Вт. Однако в ясную погоду на побережье Нормандии отлично принимаются сигналы базовых станций четырех английских сетей GSM, находящихся на расстоянии более 120 км.

Этот кажущийся парадокс вызван принципом временного мультиплексирования TDMA, в результате применения которого абсолютный предел радиуса действия системы составляет приблизительно 35 км. Выше уже говорилось о том, что сеть связывается с мобильным телефоном только в течение интервалов времени длительностью 0,577 мс. При скорости 300 ООО км/с радиоволнам потребуется 0,233 мс, чтобы проделать путь 70 км (туда и обратно) между базовой станцией и сотовым телефоном. За пределами радиуса действия 35 км пакеты битов, передаваемые мобильным телефоном, достигают базовой станции в тот момент, когда она уже прекратила их ожидание и перешла на прием сигнала от другого мобильного телефона. Особенно удивительно, когда при постепенном удалении от побережья связь резко обрывается, даже если только что она была отличного качества и дисплей показывает, что режим приема остается оптимальным.

Аналогичное явление может наблюдаться и на суше, в местах, где местность характеризуется пересеченным рельефом. Так, сигнал базовой станции, находящейся на расстоянии свыше 35 км, принимается «четко и ясно» в зоне, которая должна была бы считаться полностью вне диапазона покрытия, поскольку связь с ней невозможна.

Кроме того, может случиться, что, набрав номер 112, чтобы связаться со службой спасения, вы попадаете, например, к пожарным другого департамента. Это совершенно нормальное явление, когда лучше принимается сигнал базовой станции, расположенной на расстояний 20 или 30 км, чем на расстоянии 2 км, но стоящей за холмом.

Применение различных технических методов позволяет практически удвоить предельный радиус действия системы до расстояния 60 или 70 км, но это может быть сделано только за счет уменьшения пропускной способности базовой станции. В Австралии уже были проведены испытания, подтверждающие данные расчеты. Известно, что некоторые операторы пытались проводить аналогичное тестирование, используя телефоны-автоматы, установленные на паромах.

И наконец, можно вспомнить о «сюрпризах» совсем другого характера, которые могут происходить из-за отражений радиоволн от разнообразных препятствий, включая пролетающие самолеты. Иногда бывает, что мобильный телефон начинает идеально работать там, где это совершенно не ожидалось, например у подножия высокой скалы, но только на протяжении нескольких секунд. В этом случае смещения антенны телефона на несколько сантиметров может быть вполне достаточно, чтобы слышимость резко ухудшилась или прервалась связь.

Источник

Влияние на здоровье человека излучения сотового телефона

Учёными, исследующими свойства излучения мобильных телефонов, было выяснено, что перед сном мобильные аппараты лучше не использовать, поскольку радиоизлучение аппаратов вызывает продолжительную бессонницу и, в целом, нарушение сна, значительно сокращая его время. Как результат у людей часто возникают сильные головные боли и нестабильное состояние сознания, а также нередко возникновение меланхолии.

Данные исследования были стимулированы производителями мобильных телефонов, с тем, чтобы выявить все негативные эффекты их продукции и в дальнейшем устранить их. Результаты исследований показали, что общение по мобильному телефону перед сном создаёт эффект значительного удлинения перехода из состояния погружения в сон к непосредственно глубокому сну, что не даёт качественного отдыха человеческому организму.

Поскольку основной проблемой является ночное общение по мобильным телефонам среди молодёжи, то и нарушения сна чаще всего возникают среди подростков. Данный вывод был сделан на основании многочисленных опросов, и такая информация не может не пробудить тревогу за молодое поколение. Ведь зачастую успеваемость в учёбе зависит от качества сна, и если молодой организм накапливает усталость, это приводит к возникновению депрессий, рассеянности внимания, частым перепадам настроения и угнетённости сознания. При подобных проявлениях недостатка сна о хорошей успеваемости не может быть и речи, а, следовательно, качество образованности молодых людей может оказаться не на должном уровне.

Было так же выяснено, что подобными свойствами обладает только радиосигнал с частотой 884 MHz, создавая, некоторого рода, стресс для человеческого мозга, в результате чего не позволяет организму достичь полного расслабления. Состав исследовательской группы был довольно многонациональным, присутствовали учёные из Каролинского института и университета Упсалы, расположенных в Швеции, а также, были представители из Wayne State University, который находится в США, штате Мичиган.

Весь состав научной коллегии обладает достаточным авторитетом в научных кругах, чтобы не назвать результаты исследований голословными – обследования проводились на 36 мужчинах и 35 женщинах в возрастном диапазоне между 18 и 45 годами. Причём половина группы объектов исследований были действительно подвержены излучению, аналогичному тому, что издаёт мобильный аппарат, для других же только создавалась видимость подобного воздействия, следовательно, никто не знал, облучили его или нет.

Какая мощность излучения у сотового телефона?

Основными узлами сотовой связи являются — мобильный телефон и базовая станция. Во время вызова и разговора между ними возникает сильное электромагнитное поле, которое пронизывает тело человека, в первую очередь ткани головы — кожный покров, ухо и часть головного мозга. Заметим, что чем больше расстояние между базовой станцией и сотовым телефоном, тем слабее будет сигнал принимаемый телефоном от базовой станции, и тем большую мощность он должен будет излучать для поддержания связи.

Медики обнаружили, что загородные жители, часто говорящие по мобильному телефону, в несколько раз чаще подвержены опухоли головного мозга, чем городские жители. Если абонент находится далеко от базовой станции, то мощность его телефона максимальна. Если сотовый телефон принимает хороший и уверенный сигнал, то он работает на минимальной мощности.

Максимальная мощность излучения телефона: 0.2Вт для LTE(4G), 0.25Вт для UMTS(3G), 1Вт для GSM 1800МГц и 2Вт для GSM 900МГц, а при наличии репитера мощность излучения телефона снижается до 10-20 милливатт, что в 100 раз меньше!

Какое излучение от антенны вышки сотовой связи считается безопасным?

В России строительство базовых станций происходит по стандарту, который описан в СаНПиН 2.1.8/2.2.4. Предельно допустимая плотность потока энергии для частот на 900, 1800, 2100, 2600 МГц равна 10 мкВт/см2, или же 0,1 Вт/м2.

Зависимость плотности потока энергии от расстояния для типовой БС.

Пересечение графиков дает нам точку — это расстояние, на котором от базовой станции можно находиться сколько угодно долго и вреда для здоровья не будет никакого. Это 45 метров. В реальных условиях между БС и абонентом будет стекло или железобетонная стена, что еще больше ослабит сигнал. Также нужно учесть, что секторная антенна имееет определенную диаграмму направленности, и максимальный сигнал будет давать в главном лепестке, а вы как правило будете находиться от нее сбоку.

Mощность излучения сотового репитера

Излучаемую репитером мощность можно сравнить с базой обычного квартирного радиотелефона – около 100 мВт, притом эта мощность делится на несколько антенн и антенны располагаются на достаточном от абонентов расстоянии. В свободном пространстве плотность электромагнитного потока от телефона убывает обратно пропорционально квадрату расстояния, и излучаемая мощность антенны репитера ничтожно мала. Если сравнить с примером выше, то уже на расстоянии 1 метра от репитера уровень сигнала будет в несколько раз ниже по СаНПиН.

Профессиональная установка усилителя сотовой связи и сервисных антенн позволяет создать в помещении равномерно распределенный сигнал от базовой станции той мощности, при которой вредное воздействие СВЧ-излучения от мобильного телефона будет минимальным, а сигнал будет достаточным. Таким образом, репитер снижает негативное воздействие телефона на здоровье человека, а также увеличивает время работы телефона от аккумулятора.

Источник

Мощность передатчика gsm 900

Задание на курсовое проектирование

Спроектировать радиопередатчик мобильной станции со следующими техническими данными:

Диапазон частот 900 МГц

Нагрузка КСВН=1,24 W =50 Ом

Выполнить конструктивный расчёт ВЧ нагрузки выходного каскада

Введение

Влияние технологий мобильной связи на нашу жизнь переоценить невозможно. Мобильная связь рассматривается в настоящее время как необходимость, а технологии мобильной связи являются наиболее востребованными и быстро растущими. Системы мобильной связи эволюционировали в очень короткое время.

Системы первого поколения (1G) были аналоговыми, реализованными на достаточно надежных сетях, но с ограниченной возможностью предложения услуг абонентам. Кроме того, они не позволяли осуществлять роуминг между сетями.

Системы мобильной связи второго поколения (2G) являются цифровыми. Они привнесли существенные преимущества с точки зрения предложения абонентам усовершенствованных услуг, повышения емкости и качества. Система GSM относится к технологии 2G. Возросшая потребность в беспроводном доступе в Интернет привела к дальнейшему развитию системы 2G. Так появилась система, называемая 2.5G.

Поскольку в настоящее время существует несколько систем 2G, использующих несовместимые технологии и работающих в различных частотных спектрах, они не могут завоевать массовый рынок на долгосрочный период. Эти факторы привели к концепции систем третьего поколения (3G), которые позволят осуществлять связь, обмен информацией и предоставлять различные развлекательные услуги, ориентированные на беспроводное оконечное устройство (терминал). Развитие подобных услуг началось уже для систем 2G, но для поддержки этих услуг система должна располагать высокой емкостью и пропускной способностью радиоканалов, а также совместимостью между системами для того, чтобы предоставлять прозрачный доступ по всему миру.

Общая характеристика стандарта GSM

Важную роль в телекоммуникации играют стандарты, поскольку они:

• позволяют обеспечить взаимосвязь продукции разных производителей;
• облегчают внедрение новых технологий путем создания больших рынков для общей продукции.

Первостепенной целью разработки стандартов для мобильной связи является специфицирование того, как сеть мобильной связи должна обрабатывать вызовы с телефонных аппаратов мобильной связи. Например, они включают в себя спецификацию следующих элементов:

• процедуры приема и передачи сигналов телефонными аппаратами мобильной связи;
• формат этих сигналов;
• взаимодействие сетевых узлов;
• основные сетевые услуги, которые должны быть доступны абонентам мобильной связи;
• базовая структура сети (например, соты и т. д.).

Каждый стандарт мобильной связи был разработан с целью удовлетворить конкретные требования тех стран, из которых были собраны исследовательские группы, вовлеченные в спецификацию стандартов.

Основополагающей технологией, на которой росли технологии предыдущих и существующих систем мобильной связи, и на которой будут отрабатываться будущие направления развития в области связи, является GSM. На начало 2002 года сети мобильной связи стандарта GSM занимали 71% мирового рынка услуг цифровой связи и 68% мирового рынка услуг беспроводной связи.

В целях принятия единого стандарта в 1982 году была создана специальная группа под названием GRoUP SPeCIaL moBILe (GSM), в которую вошли представители 24 западноевропейских стран. В качестве стандарта была принята цифровая система компании mANNesmANN, внедренная в 1991 году в Германии Стандарт GSM разрабатывался как независимый стандарт. Разработанные спецификации GSM не накладывают ограничения на требования к аппаратному обеспечению, используемому для организации мобильной связи, но однозначно определяют требования к функциональным возможностям систем мобильной радиосвязи стандарта GSM и используемым интерфейсам. Данный подход дает возможность разработчикам аппаратного обеспечения выпускать собственные реализации оборудования стандарта GSM, и в то же самое время дает возможность операторам выбирать производителя аппаратного обеспечении.

GSM включает в себя три диапазона частот: 900, 1800, 1900 МГц.

В 1995 году в США была разработана спецификация для стандарта «Персональные услуги связи» (PCS). Это версия GSM, работающая в диапазоне 1900 МГц, а в 1996 году становятся доступными первые системы GSM 1900. Они соответствуют стандарту PCS1900(американский стандарт AmeRICaN NatIoNaL StaNdaRds(ANSI)). Основной идеей этой концепции является возможность предоставления персональной связи, то есть связи между двумя абонентами, а не между двумя мобильными станциями. PCS не требует, чтобы эти услуги были реализованы на основе сотовой технологии. Но в настоящее время эта технология признана наиболее эффективной для данной концепции. Частоты, доступные для реализации PCS, находятся в области 1900 МГц. Поскольку в Северной Америке Стандарт GSM 900 не может быть использован из-за того, что эта полоса частот занята другим стандартом, стандарт GSM 1900 является возможностью заполнения этого пробела. Основным различием между американским стандартом GSM 1900 и GSM 900 является то, что GSM 1900 поддерживает сигнализацию ANSI.

Сегодня аббревиатуру GSM расшифровывают как GLoBaL System foR moBILe CommUNICatIoNs, а стандарт GSM и его версии приняты к использованию приблизительно в 80 странах мира. До России технология добралась с традиционным опозданием: первая система сотовой связи появилась у нас только в 1991 году. Несмотря на это, темпы развития сотовой связи у нас в стране настолько высоки, что всего за несколько лет этот сервис превратился из «привилегии избранных» в насущную необходимость для людей со средними доходами. Вместо символа достатка сотовая связь становится тем, чем она и должна быть — средством связи, конкурируя уже в отдельных областях с проводными сетями. Принцип построения Принцип построения сотовых систем вкратце состоит в следующем: в пределах территории действия сети устанавливается некоторое количество относительно маломощных стационарных приемо-передающих станций (базовых станций), каждая из которых имеет небольшую зону действия (обычно несколько километров). При этом зоны действия соседних станций несколько перекрывают друг друга, чтобы обеспечить возможность перемещения абонента из одной зоны в другую без потери связи. Чтобы такое перекрытие было возможным, соседние станции должны использовать различные рабочие частоты. Для полного покрытия определенной территории требуется как минимум три различные частоты, чтобы расположенные в виде треугольника станции могли иметь перекрытие зон обслуживания. Четвертая же станция может снова использовать одну из этих трех частот, так как она граничит только с двумя зонами. При таком подходе форма зоны действия каждой базовой станции представляет собой шестиугольник, а расположение этих зон в точности повторяет структуру пчелиных сот, что и дало название системам связи с подобным принципом построения.

Стандарт GSM относится ко второму поколению стандартов для сотовой связи, основанному на цифровой технологии. Реализованное в системах GSM полноскоростное кодирование речи позволяет сделать ее качество сравнимым с качеством стационарных телефонных сетей. Радиотелефон стандарта GSM можно условно разделить на две части: абонентский модуль SIm (SIm-карта) и непосредственно сам телефон, содержащий аппаратное и программное обеспечение. SIm-карта служит подтверждением подлинности абонента и содержит в своей памяти все необходимые данные, связанные с полномочиями конкретного абонента. Чтобы похититель не смог ею воспользоваться, в нее вводят специальный идентификационный номер (РIN-код). Использование SIm-карты также удобно тем, что при смене аппарата абоненту не нужно менять свой мобильный номер, он просто переставляет карту, и все сохраненные на ней данные, включая записную книжку, становятся доступными в новом аппарате. Когда SIm-карты нет в аппарате, доступ к абсолютному большинству услуг закрыт, за исключением экстренных вызовов (если позволяет сеть). Изготовить дубликат SIm-карты очень сложно и в совокупности с функциями защиты, она дает высокий уровень защиты пользователей и сетей от несанкционированного доступа.

В стандарте GSM введено несколько функций защиты. В первую очередь это шифрация радиоканала, которая исключает прослушивание третьей стороной, а также защита номера абонента (для предотвращения раскрытия его местонахождения). Помимо стандартных возможностей, предоставляемых операторами сотовой связи — местная, междугородная и международная связь, переадресация вызова и других, телефоны стандарта GSM дают своим обладателям ряд дополнительных функций: сохранение речевых сообщений, поступивших в период, когда абонент был недоступен (голосовая почта), прием сообщения о пришедшем факсе (факс-почта), определение номера звонящего. Предусмотрена возможность передачи коротких сообщений «из точки в точку» (пейджинга), то есть абоненты при желании могут обмениваться простыми короткими (несколько десятков символов) сообщениями (тарифы на эту услугу несколько ниже, чем на обычные переговоры). Функция мобильного модема/факса наряду с повсеместным распространением портативных компьютеров дает возможность доступа к Интернету и электронной почте через сети GSM. Эти услуги значительно увеличивают привлекательность использования телефонов GSM для пользователей. Так, к примеру, факс-почта может быть очень полезна деловому человеку, ибо позволяет не пропустить информацию о факсе в любое время, независимо от местонахождения абонента. Мобильный телефон известит своего владельца, а тот может получить факс когда угодно и где угодно, так как факс автоматически поступает в его электронный почтовый ящик.

• Меньшие по сравнению с аналоговыми стандартами размеры и вес телефонных аппаратов при большем времени работы без подзарядки аккумулятора. В основном это достигается за счет аппаратуры базовой станции, которая постоянно анализирует уровень сигнала, принимаемого от аппарата абонента. В тех случаях, когда он выше требуемого, автоматически снижается излучаемая мощность.
• Относительно высокая емкость сети
• Низкий уровень индустриальных помех в данном частотном диапазоне
• Несколько неестественное звучание речи, за то нет шипения и треска
• Максимальная защита от подслушивания и нелегального использования, что достигается путем применения алгоритмов шифрования с открытым ключом. EfR-технология являет собой усовершенствованную систему кодирования речи. Эта система была разработана фирмой NoKIa и впоследствии стала промышленным стандартом кодирования/декодирования для технологии GSM
• Связь на расстоянии не более 35 км от ближайшей базовой станции даже при использовании усилителей и направленных антенн (для стандарта 900)
• Максимальная излучаемая мощность мобильных телефонов стандарта GSM-1800: 1Вт; GSM-900: 2Вт
• Высокая защита от подслушивания и нелегального использования номера
• Высокая емкость сети, что важно для крупных городов

В соответствии с рекомендацией СЕРТ 1980 г., касающейся использования спектра частот подвижной связи в диапазоне частот 862-960 МГц, стандарт GSM на цифровую общеевропейскую (глобальную) сотовую систему наземной подвижной связи предусматривает работу передатчиков в двух диапазонах частот: 890-915 МГц (для передатчиков подвижных станций — mS), 935-960 МГц (для передатчиков базовых станций — BTS) .

В стандарте GSM используется узкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (NB Т D МА). В структуре Т D МА кадра содержится 8 временных позиций на каждой из 124 несущих.

Для защиты от ошибок в радиоканалах при передаче информационных сообщений применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот (SfH) в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду.

Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванными многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс.

Система синхронизации рассчитана на компенсацию абсолютного времени задержки сигналов до 233 мкс, что соответствует максимальной дальности связи или максимальному радиусу ячейки (соты) 35 км.

В стандарте GSM выбрана гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GmSK). Обработка речи осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи (DTX), которая обеспечивает включение передатчика только при наличии речевого сигнала и отключение передатчика в паузах и в конце разговора. В качестве речепреобразующего устройства выбран речевой кодек с регулярным импульсным возбуждением/долговременным предсказанием и линейным предикативным кодированием с предсказанием (RPE/LTR-LTP-кодек). Общая скорость преобразования речевого сигнала — 13 кбит/ с .

В стандарте GSM достигается высокая степень безопасности передачи сообщений; осуществляется шифрование сообщений по алгоритму шифрования с открытым ключом (RSA).

В целом система связи, действующая в стандарте GSM, рассчитана на ее использование в различных сферах. Она предоставляет пользователям широкий диапазон услуг и возможность применять разнообразное оборудование для передачи речевых сообщений и данных, вызывных и аварийных сигналов; подключаться к телефонным сетям общего пользования (PSTN), сетям передачи данных (PDN) и цифровым сетям с интеграцией служб (ISDN).

Основные характеристики стандарта GSM

Частоты передачи подвижной станции приема базовой станции, МГц

Частоты приема подвижной станции и передачи базовой станции, МГц

Источник