MOBİL RADYO SİSTEMLERİ


MOBİL TELEFON HİZMETİ

Mobil telefon hizmetini anlatmanın en iyi yolu, mobil telefon ile iki - yönlü mobil radyo farkları açıklamaktır. Mobil radyo yarım duplekstir ve tüm yayınlar ( şifreli olmadıkları sürece ), bu kanala akortlu bir dinleyici tarafından duyulabilir. Mobil telefon tam duplekstir ve yerel telefon şirketlerinin sunduğu kablolu telefon hizmetine çok benzer bir biçimde çalışır. Mobil telefon, iki - yönlü aynı anda iletime izin verir ve konuşulanların herkes tarafından duyulmaması için, her mobil birime ayrı bir telefon numarası tahsis edilmiştir. TARİHSEL BAKIŞ : Amerika Birleşik Devletleri'nde ilk mobil telefon sistemi 1946'da, St. Lois'te kurulmuştur. FCC, 150 MHz'lik frekans aralığında, altı tane 60 kHz'lik mobil telefon kanalı tahsis edilmiştir. 1947'de, New York şehri ile Boston arasındaki otoyolda, 35 MHz ile 40 MHz frekans aralığında çalışan bir kamu mobil telefon sistemi kurulmuş; 1949 yılında, FCC, radyo ortak taşıyıcılara altı ek mobil kanal yetkisi vermiştir. Radyo ortak taşıyıcılar, kamu kablolu telefon hizmeti vermeyen, ancak kamu telefon ağına bağlanarak, eşdeğer kablosuz telefon hizmeti veren şirketler olarak tanımlanmaktadır. FCC, daha sonra bant genişliğini 30 kHz'e indirerek ve eski kanalların arasına yeni kanallar koyarak kanal sayısını altıdan onbire çıkarmış; 1950'de ise 450 MHz'lik bantta oniki yeni kanal daha eklemiştir. 1964 yılına kadar, mobil telefon sistemleri sadece el ile çalışıyordu; özel bir mobil telefon santral görevlisi, her mobil birime ve her mobil birimden gelen aramalara tek tek cevap veriyordu. 1964'de, mobil telefon sistemleri için, otomatik kanal seçme sistemleri kullanıma girdi. Böylece, bas - konuş yöntemiyle arama zorunluluğu ortadan kalktı ve müşterilerin, santral görevlisinin yardımı olmadan numaralarını doğrudan çevirmeleri mümkün oldu. Otomatik arama tamamlama, 1969 yılında 459 MHz'lik banda genişletildi ve genişletilmiş mobil telefon sistemi ( IMTS ), Amerika Birleşik Devletleri' nin standart mobil telefon hizmeti haline geldi. Şu anda Amerika Birleşik Devletleri'nde, 160.000'in üzerinde mobil telefon hizmeti ( MTS ) abonesi vardır. MTS, mobil telefon ile, yerel telefon istasyonlarına normal metalik telefon hatlarıyla bağlı merkez ana istasyon alıcı - vericileri arasında iletişim hattı kurmak üzere FM radyo kanalları kullanılır. Çoğu MTS sistemi, yaklaşık 65 km. çapında bir alana hizmet verir ve her kanal, ortak hatta benzer biçimde çalışır. Her kanal birden çok aboneye tahsis edilebilir, ancak belli bir anda bir aboneye tahsis edilebilir. Bir aboneye önceden tahsis edilen kanal meşgulse, abone, bir arma yapmadan ya da arama kabul etmeden, kanalın boşalmasını beklemek zorundadır. Aşırı dolan mobil telefon frekans tayfına artan talep, FCC'yi, daha yüksek tayf verimliliği bulunabilmesi için Docket 18262'yi yayınlamaya itti. 1971'de, AT&t,T, mobil telefon frekans tayfının verimli kullanılmasının teknik fizibilitesi ile ilgili bir öneri sundu. AT&T'nin, Yüksek Kapasiteli Mobil Telefon Servisi başlığı taşıyan raporu, hücresel radyo ilkelerinin ana hatlarını çiziyordu.

HÜCRESEL RADYO SİSTEMLERİ

Hücresel radyo, geleneksel iki - yönlü mobil telefon hizmetinden kaynaklanan birçok sorunu gidermekte ve hem mobil radyo hem de geleneksel kablolu telefon hizmeti için yeni bir ortam yaratmaktadır. Hücresel radyonun temel kavramları, 1974 'de Bell Telefon Laboratuarlarının araştırmacıları tarafından ortaya atıldı. Nispeten büyük bir coğrafi alanı, hücre adı verilen küçük bölümlere bölmek suretiyle, bir mobil telefon kanalının kapasitesini çok fazla arttırabilecek, frekansın yeniden kullanılması adı verilen bir kavramdan yararlanılabileceği bulundu. Ayrıca son yıllarda, entegre - devre teknolojisi ve mikroişlemciler, elektronik anahtarlama aygıtlarında karmaşık radyo ve mantık devrelerinin kullanılmasını mümkün kılmış; bu da, daha çabuk ve daha verimli arama işlemesi yapabilen programları saklama imkanı yaratmıştır.1974'de, FCC, hücresel radyo için ek bir 40 MHz'lik bant genişliği tahsis etti.
( 825 MHz ile 845 MHz arası ve 870 MHz ile 890 MHz arası ). Bu frekans bantları daha önce, 70'inci UHF televizyon kanalından 83'üncü UHF televizyon kanalına kadar olan kanallara tahsis edilmişti.1975'te, AT&T'ye Chicago'da hücresel radyo kullanımını hizmete sokup, geliştirmesi için ruhsat verildi;AT&T daha sonra İleri Mobil Telefon Hizmetini ( AMPS ) kurdu. Bir sonraki yıl FCC, benzeri bir sistemi Baltimore Washington ( D.C. ) bölgesinde kurması için Amerikan Radyo Telefon Servisi'ne ( ARTS ) yetki verdi.
Temel hücresel radyo kavramı oldukça basittir. FCC, 1980 nüfus sayımına dayanarak, coğrafi hücresel radyo bölgeleri tanımladı. Hücresel kavramda, her bölge, ayrıca bir petek paterni oluşturacak şekilde altıgen hücrelere bölünür. Altıgen şeklin seçilmesinin nedeni, bu şeklin dairesel bir paterne benzemesi, buna karşın komşu daireler arasındaki boşlukları bertaraf etmesidir; dolayısıyla, altıgen şekil, en etkin iletimi sağlamaktadır. Sistem başına hücre sayısı, FCC tarafından tanımlanmamıştır;sistem başına hücre sayısını, hizmeti veren kuruluş, öngördüğü arama yoğunluğuna göre belirler. Her coğrafi mobil hizmet alanına, 666 hücresel radyo kanalı tahsis edilmiştir. Hücresel radyo bölgelerinden birinde bulunan her alıcı - vericiye 666 kanal içerisinden sabit sayıda kanal ayrılır;ayrılan kanal sayısı, o bölge için tahmin edilen yoğunluğa bağlıdır.
Şekil - 1'de hücresel radyo iletişimi için gerekli temel bileşenlerin tümünü içeren basitleştirilmiş bir hücresel telefon sistemini göstermektedir. Her hücrenin fiziksel olarak merkezinde yer alan bir radyo frekansı alıcı - vericisi vardır. Hücresel radyo, yüksek bir konumda bulunan tek bir yüksek - güçlü alıcı - verici kullanan MTS'nin tersine, nispeten geniş bir hizmet alanında çok sayıda orta - güçlü alıcı - verici kullanmaktadır. Ayrıca, her hücrenin hücre mahallinin denetim işlevlerini yöneten, bilgisayar donanımlı bir hücre mahali denetleyicisi vardır. Tüm hücre mahalleri kiralanan dört telli metalik bir telefon hattı aracılığı ile, bir elektronik anahtarlama merkezime bağlıdır. Elektronik anahtarlama merkezi, kamu anahtar lamalı telefon ağına ulaşmayı da mümkün kılar. Genelde, her hücre aynı anda 70 farklı kanalı idare edebilir. Belli bir hücrede, her kanal belli bir anda yalnızca tek bir kullanıcıya hizmet verebilir. Kanallar dinamik olarak, herhangi bir kullanıcıya araması boyunca tahsis edilir ve kullanıcının hizmetinde kalır; herhangi bir kullanıcıya herhangi bir kanal tahsis edilebilir. Frekansın yeniden kullanılması adı verilen bu yöntem, belli bir bölgedeki bir hücresel telefon hizmetinde kullanılabilir olan 666 kanaldan çok daha fazlasını mümkün kılar. Dolayısıyla hücresel radyo, kullanılabilir frekans tayfını, geleneksel MTS hizmetine oranla çok daha verimli olarak kullanmaktadır.
Bir araba, bir hücrenin merkezindeki alıcı - vericiden uzaklaştıkça, alınan sinyal zayıflamaya başlar. Sinyal önceden belirlenen belli bir düzeyin altına düştüğünde, elektronik anahtarlama merkezi, mobil birimden en güçlü sinyali alan petek içerisindeki hücreyi bulur ve mobil üniteyi yeni hücredeki alıcı - vericiye aktarır. Aktarım, aramayı yeni hücreye tahsis edilmiş olan kanal kümesinde kullanılabilir herhangi bir frekansa çevirmeyi de içerir. Bu aktarıma devretme denir ve abone, hizmeti veren birimin değiştiğinden haberdar olmaz. Aktarım yaklaşık 0.2 saniye sürer; ses telefonu kullanıcıları, bu süreyi algılamazlar. Ancak bu gecikmenin, veri iletişimi için olumsuz bir etkisi olabilir.
Hücresel bir radyo sisteminin beş ana bileşeni vardır:
  1. Elektronik anahtarlama merkezi,
  2. Denetleyici,
  3. Radyo alıcı - vericisi,
  4. Sistem bağlantıları,
  5. Mobil telefon birimleri.
Elektronik Anahtarlama Merkezi:Sayısal bir telefon değiş - tokuşudur ve sistemin kalbidir. Anahtar, iki temel işlev gerçekleştirir; 1- tüm kabloludan - mobile, mobilden kabloluya aramalar için, kamu telefon ağı ile hücre mahalleri arasında anahtarlamayı denetler; ve 2-hücre mahal denetleyicilerinden gelen mobil birim konumu, tanı verisi ve fatura doldurma bilgisini işler.
Hücre Mahali:Her hücrenin, anahtarlama merkezinin denetiminde çalışan bir hücre mahali denetleyicisi vardır. Hücre mahali denetleyicisi, mahaldeki her radyo kanalına hizmet verir, aramaları gözler, radyo alıcısı ile vericisini açar ve kapar, denetim ve kullanıcı kanallarına bilgi verir ve hücre mahali donanımı üzerinde tanı testleri uygular.
Sistem Bağlantıları:Kiralanan dört telli telefon hatları, anahtarlama merkezlerini hücre mahallerinin her birini bağlamada kullanılır. Hücrenin her kullanıcı kanalına ayrılmış dört telli bir ana hat vardır. Ayrıca, anahtarı hücre mahali denetleyicisine bir kontrol kanalı olarak bağlamak üzere en azından bir tane dört telli devre gerekir.
Mobil Birimler:mobil bir telefon birimi, bir denetleme birimi, bir radyo alıcı vericisi, bir mantık birimi ve bir de mobil antenden meydana gelir. Kontrol birimi, bir telefon da dahil olmak üzere tüm kullanıcı arabirimlerini içerir. Alıcı vericisi, tahsis edilen herhangi bir hücresel sistem kanalına akort olabilmek için, bir frekans sentezleyicisi kullanılır. Mantık birimi, abonenin eylemlerini ve sistem komutlarını yorumlar ve alıcı vericiyle kontrol birimlerini yönetir.
TEK YÖNLÜ FM MOBİL İLETİŞİMİ ( Normal FM İletişimi ): 1961 yılına kadar tüm ticari FM yayın bandı iletimleri tek sesliydi. Yani, 50 Hz'den15 kHz'e kadar olan tek bir ses kanalı, tüm ses ve müzik bilgi tayfını oluşturuyordu. Bu tek ses kanalı, yüksek frekanslı bir taşıyıcı modüle etmekte ve 200 kHz bant genişliğinde bir FM kanaldan iletilmekteydi. Mono iletimde, alıcıdaki her hoparlörün tekrar ürettiği bilgi, tamamen aynıdır. Bilgiyi frekans demoninde bas hoparlörleri ya da tiz hoparlörleri gibi özel hoparlörlerle ayırmak mümkündür. Ancak, tek sesi uzayda ayırmak imkansızdır. Tüm bilgi sinyali, sanki aynı yönden ( yani aynı nokta kaynaktan - seste yönlülük yoktur ) geliyormuş gibi duyulur. 1961 yılında, FCC , ticari yayın bandı için stereofonik ( iki sesli ) iletime izin verdi. Stereofonik iletimde, bilgi sinyali uzayda iki tane 50 Hz ile 15 kHz arası ses kanalına ( bir sol ve bir sağ ) bölünmüştür. Sol tarafta üretilmiş olan müzik yalnızca sol hoparlörde yeniden oluşturulur; sağda üretilmiş olan müzik ise yalnızca sağ hoparlörde yeniden oluşturulur. Dolayısıyla, stereofonik iletimde eskiden yalnızca canlı müzikle mümkün olan yönlülüğü ve uzaysal boyutu elde etmek mümkündür. Ayrıca, stereofonik iletimde müziği ya da sesi vurmalı, yaylı, nefesli çalgılarda olduğu gibi tonal özelliğe göre ayırmak mümkündür.
Stereofonik iletime izin verirken FCC'yi en çok düşündüren tek sesli alıcılarla olan uyumdu. Stereo iletim, mono alışı etkilememeliydi. Ayrıca, tek sesli alıcılar stereo iletimi tek sesli olarak, program kalitesinde fark edilir herhangi bir düşüş olmadan alabilmeliydiler. Üstelik, stereofonik alıcılar, sol ve sağ kanallar arasında, stereo programı hemen hemen kusursuz bir ayırma ile almalıydılar. Şekil 2 - a 'da gösterilen ilk FM ses tayfı, ses kanalı 50 Hz ile 15 kHz arası uzanıyordu.1955 yılında FCC, Ek İletişim Yetkisi' ile ( SCA ) alttaşıyıcı iletimine izin verdi. SCA, dükkanlar restorantlar, tıp muayenehaneleri gibi özel SCA alıcıları olan özel abonelere sürekli müzik yayını yapıyordu. Başlangıçta SCA alttaşıyıcısı, 25 kHz ile 75 kHz arasında olabiliyordu, ancak sonra 67 kHz 'lik standart bir değere sabitlendi. Alttaşıycı ve ilgili yanbantları, ana taşıyıcı modüle eden toplam sinyalin bir parçasını oluştururlar. Alıcıda, ilk kanalla birlikte alttaşıyıcı da demodüle edilir, ancak yüksek frekansı nedeniyle tabii ki duyulamaz. İki ya da daha fazla bağımsız kanalı frekans domeninde üst üste yığma ve daha sonra tek bir taşıyıcıyı modüle etme sürecine, frekans - bölmeli çoğullama denir. FM stereo yayınında, üç ses ya da müzik kanalı, tek bir FM taşıyıcıya frekans - bölmeli çoğullanır. Şekil 2 - b , 1961 yılından önceki FM temel bant tayfını göstermektedir( temel bant tüm modüle edici sinyal tayfımı içerir ). İlk ses kanalı 50 Hz ile 15 kHz aralığında kaldı, ancak ek bir SCA ses kanalı 60 ile 74 kHz arası geçiş bandına çevrildi. SCA alttaşıyıcı, AM tek - yanbant ya da çift - yanbant iletimi veya 7 kHz'lik maksimum modüle edici sinyal frekansı olan FM olabilir. Ancak, ana taşıyıcının SCA modülasyonu, düşük - indeksli darbantlı FM'dir ve dolayısıyla ilk FM kanalından çok daha düşük kaliteli bir iletimdir. Toplam frekans sapması 75 kHz kalırken, bunun %90'ı ( 67.5 kHz ) ilk kanala, % 10'u ( 7.5 kHz ) ise SCA'ya ayrıldı.
Şekil 2 -c, 1961 yılından bu yana FM temel bant tayfını göstermektedir. İlk 50 Hz ile 15 kHz arası ses kanalı ve bileşik bir temel bant sinyale frekans - bölmeli çoğullanmış iki ses kanalı içermektedir. Üç kanal şunlardır:
L+R stereo kanal, 0 ile 15 kHz arası geçiş bandını işgal eder; 23 kHz ile 53 kHz arası geçiş bandı stereo yayında, L-R stereo kanalı taşımak için kullanılır. L-R sinyal, 38 kHz'lik bir alttaşıyıcıyı genlik modülasyonuna tabi tutar ve 23 kHz ile 53 kHz arası geçiş bandında, çift yanbant bastırılmış taşıyıcı bir sinyal oluşturur. SCA iletimleri 60 kHz ile 74 kHz arası tayfı kullanır. L+R ile L-R stereo kanallarda içerilen bilgi, fazları dışında özdeştir. Bu şekilde yapılan iletimde, mono alıcılar tüm temel bant tayfını demodüle edebilirler, ama yalnızca 50 Hz ile 15 kHz arası L+R stereo kanal yükseltilir ve hoparlörlere beslenir. Stereofonik alıcılar, 23 kHz ile 53 kHz arası L-R stereo kanalıda demodüle etmek, sonra sol ve sağ ses bilgisini ayırmak ve sol bilgiyi sol hoparlöre, sağ bilgiyide sağ hoparlöre beslemek zorundadır. SCA alttaşıyıcı da tüm FM alıcılarda demodüle edilir, ancak yalnızca özel SCA donanımı olan alıcılar alttaşıyıcıyı demodüle ederek sese dönüştürür.
Stereo iletimde, maksimum frekans sapması hala 75 kHz'dir; 7.5 kHz ( % 10 ) SCA iletimine, diğer bir 7.5 kHz ( % 10 ) ise 19 kHz'lik stereo pilota ayrılmıştır. L+R ve L-R stereo kanalların stereofonik iletimi için geriye 60 kHz'lik frekans sapması kalır. Ancak, L+R ve L-R kanallarından her birinin 30 kHz'lik sapmayla sınırlanması gerekmez. Nispeten basit ancak çok iyi bir yöntem, iki kanalı, belli zamanlarda L+R ya da L-R tek başına ana taşıyıcıyı 60 kHz saptıracak şekilde geçmeli hale dönüştürmektedir. Ancak, toplam sapma hiç bir zaman 60 kHz'i aşmaz.
İKİ YÖNLÜ FM MOBİL İLETİŞİMİ FCC bazı frekans bantlarını, mobil telefon, polis, sivil savunma, askeri kuruluşlar ve itfaiye iletişim sistemleri gibi hizmetleri içeren FM mobil iletişimine tahsis etmiştir. İki yönlü FM radyonun temel amacı ses iletişimidir. Dolayısıyla, iki yönlü FM radyoya tahsis edilen bant genişliği tipik olarak 10 - 30 kHz arasındadır. Maksimum frekans sapması yaklaşık 5 kHz, maksimum modüle edici sinyal frekansı tipik olarak 3 kHz 'dir. İki yönlü mobil FM radyo, darbant FM 'dir.(NBFM). Yani, modülasyon indeksleri, yalnızca bir ya da iki önemli yanbant çifti oluşacak ve bant genişliği klasik bir AM sisteminkine benzeyecek kadar düşük tutulur. NBFM'e bazen düşük - indeksli FM'de denir çünkü düşük sapma oranları kullanılır.
İki yönlü FM mobil radyo iletişiminde kullanılan bazı frekanslar şunlardır: 25 MHz'den 50 MHz'e, 152MHz'den 162 MHz'e, 450 MHz'den 470 MHz'e ve 806 MHz'den 947 MHz'e kadar. Hücresel radyo, bir mobil iletişim sistemidir.
İKİ YÖNLÜ FM RADYO İLETİŞİMİ İki yönlü FM vericilerde maksimum frekans sapması tipik olarak 5 kHz, maksimum modüle edici sinyal frekansı ise 3 kHz'dir. Bu değerler, 1.67'lik bir sapma oranı ve yaklaşık 24 kHz'lik bir maksimum BESSEL bant genişliği verir. Ancak, FCC'nin tahsis ettiği kanal aralığı 30 kHz'dir. İki yönlü FM radyo yarım duplekstir.; aynı anda gerçekleşmemek kaydıyla iki yönlü iletişimi destekler. İletimler, bir bas - konuş (PTT) anahtarı kapatılarak başlatılır;anahtar kapandığında verici açık duruma, alıcı ise kapalı duruma geçer. İletim olmadığı sıralarda, verici kapatılır alıcıysa açılır; böylece karşı taraf(lar)ın iletimlerini duyabilmek üzere radyo kanalı takip edilebilir.
MİKRODALGA VE UYDU RADYO İLETİŞİMİ FM mikrodalga ve uydu sistemlerinin yerini, yavaş yavaş daha yüksek kapasiteli sayısal sistemler almaktadır. Ancak, uzun mesafe telekomünikasyona talebin hızla artması nedeniyle, halen var olan FM sistemler bir süre daha kullanılacaktır. Hem mikrodalga hem uydu FM radyoda, bir ara frekans ( tipik olarak 60 MHz ile 80 MHz arası ), genişbantlı bir sinyal tayfı tarafından frekans modülasyonuna tabi tutulur, sonra da iletim için gigahertz aralığına yükseğe dönüştürülür. Modüle edici sinyal frekans tayfı, bir kaç kilohertz'le bir kaş megahertz arsında bulunabilir. Bu nedenle, iletim bant genişliğini en aza indirmek için düşük - indeksli NBFM kullanılmalıdır. Darbant FM'nin, yalnızca düşük modülasyon indekslerinin kullanılması ve genelde yalnızca tek bir önemli yanbant çifti üretilmesi anlamına gelir. Ancak, bant genişliği, modüle edici sinyal tayfına bağlı olarak yine de oldukça geniş olabilir.

Bu konu Ufuk Artut tarafından hazırlanmıştır