Повторное использование частот
В условиях ограниченного частотного ресурса, повторное использование частот из выделенного частотного диапазона позволяет обеспечить непрерывное радиочастотное покрытие на достаточно больших территориях. В классической теории сотового планирования, соты группируются в кластеры, в каждом кластере используется фиксированный набор частот, который повторяется через определенное расстояние.
Интерференция
Помимо обеспечения непрерывным покрытием больших территорий, повторное использование частот на сетях сотовой связи увеличивает и пропускную способность системы. Но, как говорится, - за все надо платить. Отрицательная сторона повторного использования частот - это возникновение интерференции. В основном, проектировщики сотовых систем оценивают внутрисистемную ЭМС (С/I, С/A).
С/I - Carrier – to – Interference. Интерференция по основному каналу.
Рис. 10.6 Интерференция по основному каналу
С/A – Carrier – to – Adjacent. Интерференция по соседнему каналу (+/- 200, 400 кГц).
Рис. 10.7 Интерференция по основному каналу
Требования к внутрисистемной ЭМС, заложенные в стандарте GSM:
· по основному каналу: C/I < 9 dB;
· по соседнему, отстройка (+/-200 кГц): C/A < -9 dB;
· по соседнему, отстройка (+/-400 кГц): C/A < -41 dB;
Анализ межсистемной ЭМС проводится на этапе выдачи Государственной радиочастотной службой (ГКРЧС) разрешений на использование операторами связи конкретных радиочастот. Внутрисистемная ЭМС должна анализироваться и рассчитываться оператором.
|
|
|
Внутрисистемная ЭМС сетей сотовой связи обеспечивает отсутствие взаимных радиопомех между работающими в данной сети радиосредствами. Основным критерием внутрисистемной ЭМС является допустимая величина уровня интерференции, которая не должна быть выше значения, установленного стандартом GSM.
К внутрисистемной ЭМС относятся следующие вопросы:
1. Обеспечение необходимых частотных развязок между приемными и передающими трактами радиооборудования в эфирной среде и в различных элементах антенно-фидерных систем при объединении передатчиков и приемников базовых станций;
2. Отсутствие излучения на соседних радиоканалах в пределах одной соты, а также взаимонаправленного излучения на одинаковых или соседних радиоканалах в смежных сотах.
Формирование кластерной структуры сот в диапазоне GSM 900 и распределение частот
Группа сот с различными наборами частот называется кластером. Определяющим его параметром является количество используемых в соседних сотах частот.
Основной идеей, на которой базируется принцип сотовой связи, является повторное использование частот в несмежных сотах. Первым способом организации повторного использования частот, который применялся в аналоговых системах сотовой подвижной связи первого поколения, был способ, использующий антенны базовых станций с круговыми диаграммами направленности. Он предполагает передачу сигнала одинаковой мощности по всем направлениям, что для абонентских станций эквивалентно приему помех от всех базовых станций со всех направлений.
|
|
|
Базовые станции, на которых допускается повторное использование выделенного набора частот, удалены друг от друга на расстояние D, называемое "защитным интервалом". Именно возможность повторного применения одних и тех же частот определяет высокую эффективность использования частотного спектра в сотовых системах связи.
Частоты внутри кластера распределяются так, чтобы минимизировать интерференцию по соседнему каналу.
Например, если в кластере 21 сота, см. рис 10.8 и для них выделен определенный частотный диапазон, то каждой соте будет выделена 1/21 часть от общего частотного диапазона. Если соты в кластере пронумеровать как А1, А2, А3, … G1, G2, G3 то соты в соседних кластерах тоже будут иметь номера А1, А2, А3, … G1, G2, G3, а каждая пронумерованная сота в кластере имеет тот же частотный спектр, что и сота с тем же номером в соседнем кластере. Если сота в кластере «1», с номером А1, будет соседствовать с сотой номер В1 из кластера «2», то возникнет проблема с интерференцией по основному каналу.
|
|
|
Таким образом, для уменьшения интерференции по основному каналу необходимо сохранять максимальную дистанцию между сотами, занимающими общий частотный спектр в соседних кластерах. Общепринятая система распределения частот внутри кластера 7/21 изображена на рис 10.8.
Принято следующее обозначение кластеров:
, где
- количество сайтов в кластере;
- количество частот в кластере.
При использовании трехсекторных сайтов, численное обозначение кластера будет кратно 1/3.
Рис 10.8 Кластер 7/21,k исп =4.58
При повторном использовании частот необходимо принимать во внимание минимально допустимый пространственный разнос сот с одинаковыми частотами D, который определяется максимально допустимой величиной интерференции по прямому каналу C/I. Так же величина C/I влияет на качество передаваемой речи. В рекомендациях ETSI для стандарта GSM рекомендуется, чтобы величина C/I была не ниже 9 дБ, однако компания Ericsson, как один из ведущих производителей оборудования GSM рекомендует, чтоб эта величина была не ниже 12 дБ. Для характеристики плотности плана повторного использования частот используются следующие характеристики:
|
|
|
kисп - коэффициент повторного использования частот (количество сайтов в кластере);
qs - расстояние между одноименными частотами, оцененное в радиусах сот R, которое определяется как:
,
где D – минимальное расстояние между двумя одноименными частотами, удовлетворяющее заданному требованию интерференции по основному каналу C/I.
Данная формула используется для общего приближенного расчета, в предположении, что соты идеальные шестиугольники.
В системе GSM минимальное значение qs принято брать
Соты с одинаковыми частотами должны быть разнесены в пространстве на расстояние не меньше чем 3R. Второе требование гласит, что C/I должен быть не меньше 12 дБ, при наличии в сети 6 сот с одинаковыми частотами. Для расчета величины C/I используется следующая формула:
, где
j – количество интерферирующих сайтов;
qs - расстояние между одноименными частотами;
g - показатель потерь на трассе между MS и BS
Таблица 10.4 – Значения показателя потерь на трассе для различных районов города.
| Городская застройка | Пригород | Открытая местность | |
| g | 4 | 3.5 | 3 |
Например, если в кластере 7 сайтов (К = 7), то 6 сайтов (j = 6 ), окружает обслуживающую соту на расстоянии D1 = 4.58 R1 . Если за пределами этого набора нет других кластеров, содержащих ту же частоту то;
Таким образом, при проектировании систем сотовой связи с применением плана повторного использования частот можно брать за основу кластерную структуру с коэффициентом повторного использования 
, рис. 10.8.
Если же в системе присутствует больше 6 кластеров с одноименными частотами, то величина C/I немного уменьшится. Поэтому при проектировании крупных сетей необходимо брать пространственный разнос между одноименными частотами с небольшим запасом в сторону увеличения расстояния.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 333; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!