Принцип повторного использования частот

В сотовой сети мобильной связи каждая из сот обслуживается своим передатчиком базовой станции BTS с небольшой выходной мощностью (Р ≤50 Вт) и ограниченным числом каналов связи. Теоретически такие передатчики можно было бы использовать и в соседних сотах, если бы на практике соты не перекрывались под действием различных факторов, например, вследствие изменения условий распространения радиоволн. То есть, одни и те же частоты (каналы) могли бы повторно использоваться в различных сотах, если бы влияние взаимных помех между мобильными абонентами было бы незначи­тельным.

Однако на практике взаимное влияние мобильных станций MS абонентов, имеющих одинаковые рабочие частоты, необходимо учитывать. Поэтому была разработана концепция повторного использования частот, то есть в каждой соте, показанной на рисунке 8.3, исполь­зуется определенная группа из m-канальных радиочастот.

Итак, повторное использование частот (frequencyreuse) заключается в том, что в сосед­них сотах используются разные полосы частот F_iкоторые повторяются через несколько сот. Для понимания сущности принципа повторного использования частот рассмотрим не­сколько примеров построения моделей сотовой сети (рисунок 8.4).

Рисунок 8.4 - Сотовая сеть на основе принци­па

повторного использования частот

На рисунке 8.5 показана сотовая сеть с 3-элементным кластером: F₁F₂, F₃.

Итак, в сотовых сетях применяется принцип повторного использования частот в несмежных сотах, при этом размеры кластеров могут дости­гать величин до 19.

Следует отметить, что увеличение числа элементов в кластере, выгодное с точки зрения снижения уровня соканальных помех, приводит к пропорциональному уменьшению полосы час­тот, которая может быть использована в одной соте. Поэтому практически число элементов в кла­стере должно выбираться минимально возмож­ным, обеспечивающим допустимое отношение сигнал/помеха.

Рисунок 8.5 - 3-элементный кластер

В этих схемных примерах предлагалось, что на базовых станциях BTS, расположенных в центрах идеаль­ных сот, используются всенаправленные антенны, то есть излучение радиосигналов от базовых станций должно было происходить с одинаковой мощно­стью во всех направлениях, что для абонентских MS эквивалентно приему помех от всех базовых станций со всех направлений. Потому для снижения уровня помех в современных цифровых системах сотовой мобильной связи исполь­зуют в базовых станциях BTS направленные антенны, например, секторные антенны.

На рисунке 8.6 показана сотовая сеть с 9-элементным кластером, которая получила доста­точно широкое распространение в цифровых стандартах сотовых мобильных сетей.

Рисунок 8.6 - Девяти-элементный кластер

В данной 9- кластерной модели соты разбиваются на секторы. В центре соты на базовой станции BTS установлено три направленные антенны, каждая из которых охватывает сек­тор в 120°. В каждом секторе соты радиосигнал от соответствующей направленной антенны излучается лишь в одном направлении. При этом уровень излучений в противоположных направлениях, а значит в двух секторах дан­ной соты, максимально снижается (рисунок 8.7).

Это обстоятельство позволяет располагать базовые станции BTS, работающие на одина­ковых частотах, еще ближе друг к другу.

Рисунок 8.7 - 3-секторная BTS:

S1, S2, S3 - 1, 2 и 3 секторы данной соты;

А1, А2, A3 - направленные антенны BTS;

VD1, VD2, VD3 - диаграммы направленностиантенн BTS

Специалисты корпорации Motorola (США) разработали еще более эффективную модель повторного использования частот. На рисунке 8.8 показана разработанная ими со­товая сеть с 12 группами несущих частот, с применением 60⁰ направленных антенн (то есть на базовой станции BTS устанавливает­ся 6 направленных антенн, главный лепесток диаграмм направленности которых излучает только в пределах своего 60° сектора).

Рисунок 8.8 - 12-элементный кластер

Данная сотовая сеть позволяет увели­чить абонентскую емкость, то есть число абонентов, которых может обслужить сото­вая мобильная сеть, в 1,5 раза по сравнению с моделью рисунка 8.6.

В стандар­те GSM часто используются 7-элементные кластеры для создания сотовой сети мобиль­ной связи.

Поиск по сайту: