Прерывистая передача и прием
Минимизация взаимного влияния каналов является целью любой системы сотовой связи, поскольку позволяет улучшить обслуживание соты данного размера или использовать соты меньшего размера, повышая тем самым общую емкость системы. Для этого используется прерывистая передача методом бланкирования (Discontinuous Transmission, DTX) - метод, использующий тот факт, что в обычном разговоре человек говорит менее 40% времени всего разговора. На периоды молчания абонента производится отключение передатчика.
Преимуществом DTX является и то, что при этом потребление энергии мобильными телефонами снижается. Для уменьшения потребления энергии используется также прерывистый прием. Канал, используемый базовой станцией для передачи служебного сигнала о входящем звонке, разбит на подканалы и устроен таким образом, что мобильный телефон проверяет только отдельный подканал. Все остальное время мобильный телефон переключен в «спящий» режим, практически не потребляющий энергии.
Важным компонентом DTX является детектор голоса (Voice Activity Detection, VAD). Он должен уметь отделять голос от шума во входящем сигнале - задача при ближайшем рассмотрении далеко не простая. Если голосовой сигнал неверно интерпретируется как шум, то передатчик отключается, и на принимающем конце возникает такой крайне неприятный эффект, как проглатывание звуков. Этот эффект довольно часто наблюдается, когда один из абонентов находится в условиях повышенного уровня шума, например, на улице, в общественном транспорте и т.п. С другой стороны, если шум будет ошибочно интерпретироваться как голосовой сигнал, то значительно снизится сама эффективность DTX.
Не менее важно и то, что, когда передатчик отключен, на другом конце стоит полная тишина. Чтобы принимающий абонент был уверен, что соединение не разорвалось, его приемник создает искусственный «комфортный шум», воспроизводящий характеристики фонового шума со стороны передатчика.
Контроль мощности
Для уменьшения энергопотребления и взаимовлияния каналов мобильный телефон и базовая станция работают на максимально низкой, но достаточной для обеспечения нормального качества сигнала мощности. Мобильный телефон измеряет мощность сигнала или его качество и передает эту информацию базовой станции, контроллер которой решает, нужно ли (и когда) изменить мощность. Контроль мощности производится очень точно.
Для системы GSM 900 выделяют 5 классов мощности мобильных телефонов в зависимости от пиков мощности их передатчиков: 20, 8, 5, 2 и 0,8 Вт.
Мощность передатчиков мобильных телефонов системы GSM 1800 в два раза меньше, что положительно влияет на энергопотребление.
Порядок величин для мощностей базовых станций привести сложнее, так как операторы мобильной связи держат эту информацию в секрете. Однако можно предположить, что мощность средней передающей станции, работающей в городских условиях и покрывающей зону радиусом приблизительно 2 км, составляет несколько десятков ватт на сектор (обычно секторов три, т.е. 1 сектор = 120 градусов).
Мощность в системах связи принято оценивать величиной дБмВт - децибел-милливатт - децибелы, отсчитываемые относительно уровня 1 мВт:
P(дБмВт) = 10 lg P(Вт)/1 мВт.
Например: 10 Вт = +40 дБмВт, 100 Вт = +50 дБмВт, а их отношение составляет 10 дБ.
На величину сигнала, принимаемого мобильным телефоном, влияет не только мощность передатчика базовой станции, но и расстояние до нее, а также наличие всевозможных препятствий на пути сигнала от базовой станции к мобильному телефону. Например, железобетонные строения способны ослаблять сигнал в 100 - 1000 раз (20 - 30 дБ). При отсутствии препятствий сигнал ослабляется пропорционально квадрату расстояния.
Сетевые аспекты
Гарантия качества передачи голоса или данных представляет собой только половину задач мобильной сети сотовой связи. Тот факт, что географическая область, покрываемая сетью, подразделяется на соты, неизбежно приводит к хэндоверу - смене частот связи, иными словами эстафетной передаче. Кроме того, мобильному телефону в сети GSM доступен национальный и международный роуминг, поэтому должны осуществляться функции регистрации, авторизации, маршрутизации звонков и обновления данных о местонахождении. Эта информация, о которой многие пользователи даже не подозревают, называется служебной, и для ее передачи используется сложный программно-аппаратный комплекс.
Хэндовер
Строго говоря, хэндовер (handover), или handoff, как его называют в Северной Америке это эстафетная передача и представляет собой автоматическое переключение текущего разговора на другую соту. Однако хэндовером называют также любое переключение на другой канал или тайм-слот одной и той же соты с целью повышения качества связи.
Хэндоверы могут быть инициированы или мобильным телефоном, или коммутирующим центром (MSC) для распределения общего трафика в сети.
Используемые алгоритмы тесно привязаны к контролю энергопотребления т.к. контроллер базовой станции не «знает», связано ли плохое качество сигнала с условиями радиопередачи или с тем, что мобильный телефон переместился в другую соту. Это особенно актуально в небольших сотах для густонаселенных районов.
Наиболее простой алгоритм отдает предпочтение управлению мощностью перед хэндовером, т.е. когда сигнал ухудшается, мощность передатчика мобильного телефона возрастает. Если дальнейшее увеличение мощности не улучшает качества сигнала, то производится хэндовер.
Второй отдает предпочтение хэндоверу, т.е. при ухудшении качества связи мощность передатчика мобильного телефона остается прежней, а качество восстанавливается благодаря хэндоверу. Это снижает межканальную интерференцию, но сам метод весьма сложный.