- Kanały Radiowe -

Fale radiowe, fale elektromagnetyczne o częstotliwości mniejszej od 3×10¹² Hz 

( długości większej od 0,1 mm ) . Ze względu na długość fali ( czy też częstotliwość ) rozróżnia się poszczególne typy fal radiowych . Istnieją dwa podziały : tradycyjny i dekadowy, zalecany przez Regulamin Radiokomunikacyjny .

Podział dekadowy	Podział tradycyjny	Długość fali [m]	Częstotliwość [MHz]	Uwagi dotyczące propagacji fali na Ziemi	Zastosowanie
fale myriametrowe	fale bardzo długie	100000 - 10 000	0.003 - 0.03	słabo tłumiona fala powierzchniowa i fale jonosferyczne	radionawigacja, radiotelegrafia dalekosiężna
fale kilometrowe	fale długie	10 000 - 1 000	0.03 - 0.3	fala powierzchniowa tłumiona, fala jonosferyczna	radiotelegrafia, radiolatarnie, radiofonia
fale hektometrowe		1000 - 100	0.3 - 3	zależność od pory dnia: w dzień fala powierzchniowa, w nocy fala jonosferyczna, zjawiska zaniku selektywnego, interferencji	radiofonia, radiokomunikacja lotnicza i morska
	fale średnie	1000 - 200	0.3 - 1.5	j.w.
	fale pośrednie	200 - 75	1.5 - 4	j.w.
fale dekametrowe		100 - 10	3 - 30	dominuje fala jonosferyczna, wielokrotnie odbita	radiofonia i radiokomunikacja
	fale krótkie	75 - 10	4 - 30	j.w.
fale metrowe		10 - 1	30 -300	fala nadziemna, głównie w obszarze widoczności nadajnika	telewizja, radiofonia, radiokomunikacja, łączność kosmiczna
	fale ultrakrótkie	10-0.3	30 - 1000	j.w.
	mikrofale	< 0.3	> 1000	j.w.
fale decymetrowe		1 - 0.1	300 - 3 000	j.w.	radiokomunikacja, łączność kosmiczna
fale centymetrowe		0.1 - 0.01	3 000 - 30 000	fala troposferyczna	radiolokacja, łączność kosmiczna
fale milimetrowe		0.01 - 0.001	30 000 - 300 000	j.w.
Fale decymilimetrowe		0.001 - 0.0001	300 000 - 3 000 000	j.w.

Fale radiowe powstają przez wypromieniowanie energii z anteny nadawczej (układu nadawczego) . Ze względu na środowisko propagacji wyróżnia się falę przyziemną (powierzchniową i nadziemną ), falę troposferyczną, falę jednosferyczną i w przestrzeni kosmicznej . W zależności od długości fali radiowej jej propagacja jest poddana wpływowi różnorodnych zjawisk np.:dyfrakcji , refrakcji , odbicia od jonosfery itp.

Transmisja danych w sieciach cyfrowych GSM-DCS

Łączność pomiędzy stacją ruchomą ( MS Mobile Station ) ( np. telefonem ) a stacją bazową

( BTS Base Transiver Station ) możliwa jest dzięki wykorzystaniu fal radiowych podobnie jak dzieje się to w przypadku krótkofalówki, zwykłego radia czy telewizora .

Rys . Podział częstotliwości na pasma radiowe .

Zarówno w systemie GSM jak i DCS łączność pomiędzy stacją ruchomą a stacją bazową realizowana jest drogą radiową na dwóch odrębnych zakresach częstotliwości. Sygnały wysyłane ze stacji ruchomej w kierunku stacji bazowej generowane są w paśmie 890-915 MHz dla GSM i 1710-1785 MHz dla DCS a sygnały w kierunku odwrotnym przesyłane są w paśmie 935-960 MHz

( GSM ) i 1805-1880 MHz ( DCS ) . Umożliwia to dupleksową ( dwukierunkową ) łączność stacji ruchomej w każdym z tych systemów .

Rys . Łączność dwukierunkowa z wykorzystaniem dwóch częstotliwości radiowych .

W każdym z tych pasm umieszczona jest proporcjonalnie odpowiednia ilość częstotliwości nośnych o szerokości pasma 200 kHz. W ten sposób dla systemu GSM zostaje stworzonych 125, a dla systemu DCS 375 pary kanałów radiowych. W praktyce na krańcach obu pasm wyznaczono ochronne przedziały częstotliwościowe o szerokości 100 kHz każdy, które służą do ograniczenia interferencji z sąsiednich pasm radiowych. Tak więc w efekcie w systemie GSM-900 istnieją 124 kanały radiowe, natomiast w DCS jest ich 374 .

Rys . Podział pasma na kanały radiowe w GSM i DCS .

Podstawą tworzenia kanałów fizycznych jest podział zasobów radiowych systemu GSM-DCS na cykliczne powtarzające się w czasie szczeliny czasowo-częstotliwościowe. Wiąże się to z mieszanym sposobem organizacji tego systemu opartym na połączeniu wielodostępu czasowego TDMA ( Time Division Multiple Access ) i częstotliwościowego FDMA

( Frequency Division Multiple Access ) . Każdy z kanałów radiowych oddalonych od siebie o 200 kHz został podzielony na osiem szczelin czasowych. Zastosowanie takiej organizacji systemu GSM umożliwia znacznie lepsze jego wykorzystanie, przy szerokości pasma porównywalnej z szerokością kanału rozmownego w typowych analogowych systemach komórkowych .

Rys . TDMA .

Zastosowanie TDMA pozwala na realizację maksymalnie ośmiu połączeń przy wykorzystaniu jednego kanału radiowego ( jednej częstotliwości nośnej ) .

Rys . FDMA .

Wykorzystanie FDMA umożliwia nawiązywanie poszczególnych połączeń na odrębnych częstotliwościach ( kanałach radiowych ) , w tych samych szczelinach czasowych .

Rys . Zasada kombinowanego dostępu ze zwielokrotnieniem czasowym TDMA i częstotliwościowym FDMA .

Zastosowanie w praktycznej realizacji cyfrowych systemów telefonii komórkowej kombinowanego dostępu ze zwielokrotnieniem czasowym TDMA i częstotliwościowym FDMA stworzyło w efekcie 992 kanały fizyczne dla GSM-900 i 2992 kanały dla DCS-1800 dając tym samym znacznie większą pojemność tych systemów w porównaniu do komórkowej telefonii analogowej .

Rys . Podział zasobów radiowych systemu .

Czas trwania jednej szczeliny wynosi ok. 577 ms ( dokładnie 15/26 ms ) . Osiem szczelin czasowych tworzy tzw. ramkę TDMA o długości 577 ms x 8 = 4,615 ms .

Rys . Ramka TDMA oraz tworzenie kanału fizycznego.

Ciąg cyklicznie powtarzających się szczelin czasowych tworzy kanał fizyczny, który wykorzystywany jest między innymi do transmisji danych. Każda ze szczelin czasowo-częstotliwościowych pozwala na przesłanie jednego pakietu danych .

Rys . Struktura pakietu podstawowego w systemie GSM-DCS .

Ciąg takich pakietów podstawowych ( normalnych ) z których każdy zawiera 114 bitów zabezpieczonych przed błędami i zaszyfrowanych bitów informacyjnych stanowi spójny i stabilny kanał transmisji danych poprzez sieć GSM - DCS .

Rys . Transmisje danych komputerowych za pomocą ciągu pakietów .

Powyższy opis stanowi dość duże uproszczenie sposobu transmisji danych min. ze względu na pominięcie procedur przetwarzania sygnału w łańcuchu telekomunikacyjnym jak również z powodu pominięcia zarówno kanałów logicznych jak i hierarchicznej struktury ramek w systemie GSM-DCS .

Rys . Transmisje danych komputerowych. Podział częstotliwości na pasma radiowe, TDMA, FDMA, kanał fizyczny, transmisja w postaci ciągu pakietów .

- 10 -

---