BB_GAN  I และ Q

สัญญาณที่มาจากเครือข่ายหรือสถานีฐานหรือ เซลล์ ที่ส่งสัญญาณมาถีงโทรศัพท์มือถือของผู้ใช้งานจะประกอบด้วย ความถี่วิทยุ  (RF : Radio Frequency) หรือเรีียกว่าคลื่นวิทยุก็ได้ ถ้าเป็นวิชาการก็เรียกว่า คลื่นพาห์ หรือ Careir แต่สัญญาณที่มาถึงโทรศัพท์ของผู้ใช้หรือผู้รับมิใช่มีเพียงแต่คลื่นวิทยุมาอย่างเดียวแต่จะมาพร้อมกับข้อมูลหรือ Data การส่งสัญญาณจากสถานีฐานจะมีความถี่ที่่สูงกว่าการส่งจากมือถือกลับไปยังสถานีฐานเราเรียกว่า Down-link Transmission .ในที่นี้จะกล่าวถึงระบบ GSM ในอดีตเมื่อหลายปีที่ผ่านมาระบบ GSM มีเพียง 124 ช่อง แต่ปัจจุบันระบบ GSM มีช่องสัญญาณ ของคลื่นพาห์ถึง 174 ช่องและเรียกว่า EGSM (E ย่อมาจาก Extend) แปลว่า " ขยาย " โดยใน 174 ช่อง แต่ละช่องจะมีความถี่ที่ห่างกันเท่ากับ 200 KHz หรือ 200,000 Hz   1 KHz มีค่าเท่ากับ 1,000 Hz ลักษณะการแบ่งช่องสัญญาณแบบนี้มีชื่อเีรียกว่า FDMA (Frequency Division Multiple Access) ในแต่ละคลื่นพาห์ใช้ส่งช่องสัญญาณได้ทั้งหมด 8 ไทม์สลอต (Timeslot) โดยวิธีที่เรียกกันว่า (Time Division Multiple Access) ดังนั้นในระบบ GSM รวมทั้งระบบ PCN หรือ 1800 อาศัยวิธี (FDMA) และ (TDMA) ด้วยกัน คือทั้งความถี่และคาบเวลา ในที่นี้จะขออธิบายแบบพอสังเขป ไม่เอาเป็นวิิชาการเกินไป ทันทีที่ผู้ใช้โทรศัพท์เปิดใช้งาน เครื่องโทรศัพท์จะไม่ทราบข้อมูลเกี่ยวกับระะบบของโครงข่ายที่เริ่มติดต่อเลย เช่นไม่ทราบว่าตำแหน่งที่เครื่องมือถืออยู่ ๆในขอบเขตของเครือข่ายใด ดังนั้นโทรศัพท์จึงต้องหาข้อมูลต่างๆทั้งหมดสำหรับการติืดต่อกับสถานีฐานของระบบ ในขั้นแรกโทรศัพท์จะต้องหาคลื่นความถี่ที่ช่องสัญญาณ BBCH (Boardcast Control CHannel) ซึ่งเป็นสถานีฐานใช้ในการกระจายข้อมูลต่างๆ เช่นหมายเลขประจำตัวของสถานีฐาน หมายเลขประจำตัวของโครงข่าย (BSC) ซึ่งควบคุมสถานีฐานอีกที โครงสร้างและสถานะของช่องสัญญาณ รายละเอียดของช่องสัญญาณที่มีการใช้งาน ช่องสัญญาณนี้จะถูกใช้งานในบางส่วนของ   Timeslot ไทม์สลอต แต่เนื่องจากช่องสัญญาณ มีมากถึง 174 ช่อง (ขอยกตัวอย่างระบบ GSM) การที่โทรศัพท์จะสแกนหาช่องสัญญาณจึงต้องใช้เวลาในการค้นหาช่องสัญญาณใน BBCH จะต้องใช้้เวลานาน ดังนั้นเพื่อการค้นหาช่องสัญญาณที่รวดเร็ว ระบบ GSM จึงได้กำหนดให้โทรศัำพท์จดบันทึกชุดคลื่นความถี่ของเซลล์ครั้งสุดท้ายที่มีการติดต่อด้วย รวมไปถึงคลื่นความถี่ของเซลล์รอบข้างด้วย เมื่อมีการเปิดโทรศัพท์ใช้งานโทรศัพท์จะทำการสแกนหาความถี่ที่บันทึกอยู่ใน ซิมการ์ดก่อน ตามมาตรฐานของ GSM คลื่นความถี่ที่มีช่องสัญญาณ BCCH อยู่จะเต้องส่งกำลังส่งออกมาด้วยกำลังส่งที่สูงสุดอยู่ตลอดเวลา

การเลือกเซลล์ที่จะติดต่อ

หลังจากที่โทรศัพท์ได้รับข้อมูลจากเซลล์รอบข้างที่ติดต่อทุกแห่งได้แล้ว โทรศัพท์จะทำกาีรตัดสินใจว่าจะตัดสินใจเลือกเซลล์ใดที่มีความเหมาะสมที่สุด ในการเลือกเซลล์ปัจจัยที่ต้องพิจารณามีหลายปัจจัย ที่ต้องพิจารณาเป็นปัจจัยแรกคือ กำลังของสัญญาณที่โืทรศัพท์รับได้ เพราะกำลังของช่องสัญญาณBCCH สามารถบ่งบอกถึงคุณภาพการรับส่งช่องสัญญาณได้ ถ้าคลื่นสัญญาณ BCCH ที่รับได้มีกำลังแรงก็น่าจะหมายถึงว่าสถานีฐานได้รับสัญญาณที่มีกำลังที่ดีด้วย แต่หากสัญญาณที่รับได้มีกำลังอ่อนก็แสดงว่าการสนทนาของผู้ใช้ช่องสัญญาณก็จะมีคุณภาพไม่ดีตามไปด้วย  ปัจจัยต่อมาที่ต้องคำนึงถึง ระดับของกำลังส่งของสถานีฐานถูกออกแบบให้ส่งกำลังส่งออกมาได้สูงสุด 20 วัตต์ การที่โทรศัพท์สามารถรับสัญญาณที่มีความแรงพอมิได้หมายความว่าสถานีฐานจะต้องรับสัญญาณได้ดีตามไปด้วย  เพราะหากเครื่องโทรศัพท์ที่มีกำลังส่งสุดเพียง 0.8 วัตต์ กำลังของสัญญาณที่รับได้จากสถานีฐานก็อาจมีขนาดที่อ่อนมากได้

การเข้ารหัสช่องสัญญาณในระบบ GSM

ในระบบ GSM เราสามารถเข้ารหัสช่องสัญญาณออกเป็น 3 แบบ ตามประเภทข้อมูลของสัญญาณที่จะส่ง คือ 1.สัญญาณข้อมูลเสียง (speech) 2.สัญญาณข้อมูลประเภท (data) และ 3.สัญญาณซิกแนลลิ่ง (signaling) สัญญาณที่มาจากสถานีฐาน ตามที่กล่าวมาข้างต้น จะเป็นสัญญาณ  RF และสัญญาณประเภท ข้อมูลเสียง ดาต้า และ ซิกแนลลิ่ง มาพร้อมกัน ซึ่งภายในค่อนข้างมีกระบวนการที่ซับซ้อน ดังนั้นตรงจุดนี้จะอธิบายให้เห็นภาพชัดๆง่ายๆ ว่า เมื่อสัญญาณผ่านมาจาก เสาอากาศ ผ่านสวิทช์แอนเทนน่า ผ่านฟิลเตอร์ ผ่านวงจรขยาย LNA บาลัน จนเข้ามาใน Hagar หน้าที่ของ Hagar ก็จะทำหน้าที่เอาสัญญาณวิทยุ (RF) ออกให้หมดเรียกว่า Demodulator ให้คงเหลือแต่ ข้อมูล (DATA)หรือ ข้อมูลเสียง (Speech) ในที่นี้ขอเรียก ว่า I Q (Inphase Quadrature) และ Hagar จะทำหน้าที่นำเอาสัญญาณ I Q เข้าไปใน COBBA เพื่อให้ COBBA แปลงสัญญาณ I Q .ให้เป็นสัญญาณเสียงออกทางหูฟังในลำดับต่อไป แต่จะมีขั้นตอนต่างๆก่อนที่สัญญาณ I Q  จะถูกส่งต่อไปยัง COBBA จะต้องมีการปรับแต่งหรือปรับเกน (gain) ของสัญญาณ I Q ให้พอเหมาะ แต่เนื่องจากภายใน Hagar มีวงจรเล็ก ๆ มากมายและไม่สามารถเข้าไปตรวจสอบภายในได้ แต่เนื่องจากการออกแบบวงจร ผู้ผลิตเองก็คำนึงถึงการตรวจเช็คเป็นสำคัญ ดังนั้นจึงออกแบบวงจรให้มีการตรวจสอบการทำงานจากภายนอก Hagar ได้ เพื่อให้ทราบผลจากการทำงานภายในที่ไม่สามารถวัดได้โดยตรง และ หนึ่งในจุดที่สามารถตรวจวัดจากภายนอกเพื่อให้รู้ปัญหาภายใน Hagar คือ BB_GAIN ซึ่งเป็นวงจรปรับเกนขยายสัญญาณ I Q ภายใน Hagar ดังรูปด้านล่าง และที่จุดนี้จะตอบสนองผลการวัดออกมาเป็นแรงดันไฟ ดังนั้นถ้ากำหนดคำสั่งใน วินเทสล่าแล้วที่จุดนี้ไม่มีัการตอบสนองหรือไม่ได้ค่าแรงดันไฟตามที่กำหนด ก็สรุปว่าวงจร BB_GAIN เสีย และวงจรนี้อยู่ใน Hagar เมื่อเสียก็ต้องเปลี่ยน Hagar เพราะเราไม่สามารถที่จะเข้าไปแก้ปัญหาภายใน Hagar ได้ ถึงแม้ว่าจะเป็นเพียงวงจรเล็กใน Hagar ถ้าเสียก็ต้องเปลี่ยนทั้งตัว แต่อย่างน้อยก็สามารถรู้ได้ว่าเสียที่ส่วนใหนของ Hagar ดีกว่าการยก  IC โดยไม่รู้ว่าส่วนใหนของ  IC ที่เสียจริงๆ

                            จุดวัดที่อยู่ภายนอก Hagar

                  ลายวงจรของ Hagar ในส่วนของ BB_GAIN