принципы работы сотовой связи

Посмотрите сертификат на Ваш телефон, там чёрным по белому написано "радиостанция носимая". Короче это тот же радиоприёмник-передатчик, только работает на частотах в 800/900/1800/1900 Гц. Т. е. на ультракоротких волнах которые принято называть "стандарт GSM".
По территории обхвата или по "зоне покрытия" расставлены БС - базовые станции, большие передающе-принимающие антенны они и передают сигнал с и на телефон. Вот и всё, нет рядом антенны нет связи, антенны могут быть направленные (расставляют вдоль дорог) и круговые (ставят в городе) , места установки рассчитываются таким образом что бы радуисы действия антенн немного перекрывали друг друга, отсюда получается структура немного напоминающая соты, отсюда возникло название cell - (англ) ячейка/сота. Вот и всё.
С телефона на БС передаётся не просто радио сигнал а особым образом закодированная информация, что бы избежать перехвата. В процессе кодирования используется как телефон, так и симкарта. Каждый телефон имеет IMEI а каждая симкарта (ох не помню аббревеатуру) Международный идентификатор симкарты. Именно по этим номерам БС и определяет что Вы это Вы, а не Вася Пупкин из соседнего подъезда. Так же протокол GSM привлекателен тем, что по нему с использованием технологии GPRS возможна передача данных.
Это если вкратце. Подробнее придётся на 100 страниц расписывать.

Антена - телефоны.. . Много антен - большая территория...

телефон связывается с ближайшей подстанцией . не нужна большая мощность . подстанции охватывают большую территорию, транлируя сигнал к ближайшей от вызываемого абонента .. расположение сети подстанций на метности напоминает структуру сот .