КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Основы построения систем сотовой радиосвязи
Идея сотовой телефонной связи такова (рисунок 14.2). Площадь, подлежащая телефонизации, покрывается сетью многоканальных приемопередатчиков, которые называют базовыми станциями (Base Transceiver Station – BTS). Они служат своеобразным связующим звеном между сотовым телефоном и центром коммутации связи с подвижными объектами, где роль проводов обычной телефонной сети выполняют радиоволны. Число каналов базовой станции обычно кратно 8, например, 8, 16, 32... Один из каналов является управляющим (control channel). В некоторых ситуациях он может называться также каналом вызова (calling channel). Ha этом канале происходит непосредственное установление соединения при вызове подвижного абонента сети, а сам разговор начинается только после того, как будет найден свободный в данный момент канал и произойдет переключение на него. Все эти процессы происходят очень быстро и потому незаметны для абонента. Он лишь набирает нужный ему телефонный номер и разговаривает, как по обычному телефону. Чувствительность и излучаемая мощность базовой станции гораздо выше, чем чувствительность и мощность излучения мобильной станции (Mobile Station – MS), что позволяет сделать сами телефоны достаточно компактными и использовать источники питания ограниченной емкости. При перемещении MS через границу зоны обслуживания BTS (соты) должно обеспечиваться автоматическое (и незаметное для абонента) переключение обслуживания с одной базовой станции на другую. Переключение осуществляет центр коммутации подвижной сети (Mobile Service Switching Center – MSC).Центр коммутации – это автоматическая телефонная станция системы сотовой связи, обеспечивающая все функции управления сетью. Центр коммутации связи с подвижными объектами имеет выход на коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PSTN – Public Switched Telephone Network).
Рисунок 14.2 - Сотовая система связи общего пользования
Система сотовой связи может включать более одного центра коммутации, что может быть обусловлено, в частности, эволюцией развития системы или ограниченностью емкости коммутатора. Возможна, например, структура системы типа показанной на рисунке 14.3 – с двумя (и более) центрами коммутации, один из которых условно можно назвать «головным» или «ведущим».
Рисунок 14.3 - Система сотовой связи с двумя центрами коммутации
Деление обслуживаемой территории на соты. Для оптимального, т.е. без перекрытия или пропусков участков, разделения территории на соты могут быть использованы только три геометрические фигуры: треугольник, квадрат и шестиугольник. Наиболее подходящей фигурой является шестиугольник, так как, если антенну с круговой диаграммой направленности устанавливать в его центре, то будет обеспечен доступ почти ко всем участкам соты. Для разделении обслуживаемой территории на соты тщательно измеряют или рассчитывают параметры системы для определения минимального числа базовых станций, обеспечивающих удовлетворительное обслуживание абонентов по всей территории, определяют оптимальное место расположения базовой станции с учетом рельефа местности, рассматривают возможность использования направленных антенн, пассивных ретрансляторов и смежных центральных станций в момент пиковой нагрузки и т.д. Если представить зону обслуживания абонентов сотовой сети как окружность с радиусом R0 (рисунок 14.4), то площадь этой зоны будет πR02, площадь соты (шестиугольника) равна 2,6R2, где R2 – радиус рабочей зоны BS, тогда число сот L определяется по формуле . Очевидно, что число базовых станций равно числу сот, так как на каждую соту приходится одна базовая станция.
Рисунок 14.4 - Зона обслуживания абонентов сотовой сети
Повторное использование частот. Каждая из ячеек обслуживается своим передатчиком с невысокой выходной мощностью и ограниченным числом каналов связи. Это позволяет без помех использовать повторно частоты каналов этого передатчика в другой, удаленной на значительное расстояние, ячейке. Теоретически такие передатчики можно использовать и в соседних ячейках. Но на практике зоны обслуживания сот могут перекрываться под действием различных факторов, например, вследствие изменения условий распространения радиоволн. Поэтому в соседних ячейках используются различные частоты. Пример построения сот при использовании трех частот F1… F3 представлен на рисунке 14.5 Группа сот с различными наборами частот называется кластером. Определяющим его параметром является количество используемых в соседних сотах частот. На рисунке 14.5, например, размерность кластера равна трем. Но на практике это число может достигать пятнадцати. Базовые станции, на которых допускается повторное использование выделенного набора частот, удалены друг от друга на расстояние D, называемое защитным интервалом (рисунок 14.6). Именно возможность повторного применения одних и тех же частот определяет высокую эффективность использования частотного спектра в сотовых системах связи.
Рисунок 14.5 - Построение сот для трех частот
Соты группируются в кластеры. В одном кластере находится N базовых станций, работающих в неповторяющихся диапазонах частот, каждая из базовых станций обеспечивает I каналов. Общее число каналов в кластере равно NI, полоса пропускания канала ∆FN, а общая полоса, занимаемая этими каналами:
Так как в зоне обслуживания радиосвязью размещается L/N кластеров, работающих в повторяющихся диапазонах частот, то при том же ресурсе частот число каналов в сотовых сетях радиосвязи увеличивается в L/N раз по сравнению с радиальными системами радиосвязи. Для увеличения числа абонентов надо стараться уменьшить число сот в кластере. Минимальное значение N равно двум. На практике N определяют по формуле:
. Таким образом, величина N определяет минимально возможное число каналов в системе, поэтому ее часто называют частотным параметром системы, или коэффициентом повторения частот. Коэффициент N не зависит от числа каналов в наборе и увеличивается по мере уменьшения радиуса ячейки. Таким образом, при использовании ячеек меньших радиусов имеется возможность увеличения повторяемости частот. Применение шестиугольных ячеек позволяет минимизировать ширину необходимого частотного диапазона, поскольку такая форма обеспечивает оптимальное соотношение между величинами L и D. Величина защитного интервала D зависит также от допустимого уровня помех и условий распространения радиоволн. В предположении, что интенсивность вызовов в пределах всей зоны одинакова, ячейки выбираются одного размера. Размер зоны обслуживания базовой станции, выражаемый через радиус ячейки R, определяет также число абонентов N, способных одновременно вести переговоры на всей территории обслуживания. Следовательно, уменьшение радиуса ячейки позволяет не только повысить эффективность использования выделенной полосы частот и увеличить абонентскую емкость системы, но и уменьшить мощность передатчиков и чувствительность приемников базовых и подвижных станций.
Рисунок 14.6 - Повторное использование частот в несмежных сотах
Заметим, что в действительности ячейки никогда не бывают строгой геометрической формы. Реальные границы ячеек имеют вид неправильных кривых, зависящих от условий распространения радиоволн, рельефа местности, характера и плотности растительности и застройки и других факторов. Более того, границы ячеек вообще не являются четко определенными, так как рубеж передачи обслуживания подвижной станции из одной ячейки в соседнюю может в некоторых пределах смещаться с изменением условий распространения радиоволн и в зависимости от направления движения ПС. Точно так же и положение БС лишь приближенно совпадает с центром ячейки, который к тому же не так просто определить однозначно, если ячейка имеет неправильную форму.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 1154; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |