Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое принцип повторного использования частот для стандарта gsм, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое принцип повторного использования частот для стандарта gsм , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Основы сотовой связи стандарта GSM.
Как было рассмотрено выше, в сотовой сети мобильной связи каждая из сот обслуживается своим передатчиком базовой станции BTSс 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 прекрывались 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 MSабонентов, имеющих одинаковые рабочие частоты, необходимо учитывать. Поэтому была разработана концепция повторного использования частот, то есть в каждой соте, показанной на рис. 2.2, используется определенная группа из т-канальных радиочастот.
Итак, повторное использование частот (frequencyreuse) заключается в том, что в соседних сотах используются разные полосы частот Ft, которые повторяются через несколько сот. Для понимания сущности принципа повторного использования частот рассмотрим несколько примеров построения моделей сотовой сети.
1.Пусть в некоторой соте А (рис. 2.4) используется какая-то часть от полного диапазона частот, выделенного системе сотовой мобильной связи (например, для определенности одна десятая диапазона — 6^ = 1/10). Тогда в соседной с ней соте В должна использоваться вторая десятая часть диапазона Ъв = 1/10, поскольку вблизи общей границы в двух смежных сотах нельзя использовать одни и те же частотные каналы. В соте С, имеющей общие границы с сотами А и В, придется использовать третью десятую часть диапазона (6С= 1/10). Но уже в соте D,имеющей общие границы с сотами А и С, но не имеющей общие границы с сотой В, вновь можно использовать ту же десятую часть диапазона Ьв = 1/10, что и в соте В, что условно обозначено D В. Аналогично этому в сотах: £ A, FБ, Я С, то есть получаем сотовую структуру, состоящую из 3-х частотных (3-х элементных) групп, называемых кластерами (cluster),то есть группой сот с различным набором рабочих частот.
2. На рис. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . 2.5 показана сотовая сеть с 3-эле- ментным кластером: Fu F2, F3.
Итак, в сотовых сетях применяется принцип повторного использования частот в несмежных сотах, при этом размеры кластеров могут достигать величин до 19.
3. На рис. 2.6 приведена сотовая сеть с 4-эле- ментным кластером, а на рис. 2.7 — с 7-элемент- ным кластером.
Очевидно, что 3-элементный кластер — это кластер минимально возможного размера, в каждой из его сот можно использовать 1/3 от полного диапазона рабочих частот, отведенных системе сотовой связи. При 3-элементном кластере соты с одинаковыми полосами частот повторяются очень часто, что плохо в смысле со- канальных помех (co-channelinterference), то есть помех от радиостанций сотовой системы, работающих на тех же частотных радиоканалах, но в других сотах. В этом отношении более выгодны кластеры с большим числом элементов (рис. 2.6, 2.7).
В общем случае расстояние D между центрами сот (рис. 2.5), в которых используются одинаковые частотные группы (полосы частот), связано с числом Nсот в кластере простым соотношением:
D= R(3N)ш, (2.1) где R— радиус соты (радиус окружности, описанной вокруг правильного шестиугольника). Например, при числе сот в кластере, равном N= 3, величина D = 3R;при N= 4 - D= 3,46/?; при N=7 -D= 4,58R;при N= 8 - D= 4,9R; при N= 12 - D = 6R;при N= 19 - D = 7,55R.
Величину отношения D/R= qчасто называют коэффициентом уменьшения соканальных помех или коэффициентом соканального повторения.
Для величины 1/N= С, обратной числу сот в кластере, употребляют название: коэффициент эффективности повторного использования частот или просто коэффициент повторного использования частот. Введение этих величин позволяет записать выражение (2.1) в виде:
D = R-(b/C)m.(2.2)
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.
Все изложенное выше в данном параграфе, однако, не более чем схема, поясняющая идею принципа повторного использования частот, но не отражающая всех сложностей процессов в реальных сотовых сетях. В этих схемных примерах (рис. 2.5, 2.6, 2.7) предлагалось, что на базовых станциях BTS, расположенных в центрах идеальных сот, используются всенаправленные антенны [(omnidirectionalantennas) или просто omni], то есть излучение радиосигналов от базовых станций Рис. 2.7. 7-элементный кластер должно было происходить с одинаковой мощностью во всех направлениях, что для абонентских MSэквивалентно 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 BTSнаправленные антенны, например, секторные антенны.
4. На рис. 2.8 показана сотовая сеть с 9-элементным кластером, которая получила достаточно широкое распространение в цифровых стандартах сотовых мобильных сетей.
В данной 9- кластерной модели соты разбиваются на секторы. В центре соты на базовой станции BTSустановлено 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 (рис. 2.9).
Это обстоятельство позволяет располагать базовые станции BTS, работающие на одинаковых частотах, еще ближе друг к другу, чем в модели рис. 2.7. На рис. 2.8 9-элементный кластер дает величину D= 5,196R при величине С = 1/N - 0,11.
5. Специалисты корпорации Motorola(США) разработали еще более эффективную модель повторного использования частот. На рис. 2.10 показана разработанная ими сотовая сеть с 12 группами несущих частот, с применением 602 направленных антенн (то есть на базовой станции BTS устанавливается 6 направленных антенн, главный лепесток диаграмм направленности которых излучает только в пределах своего 60° сектора).
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 рис. 2.8.
Как отмечено в работе [2.13], в стандарте GSMчасто используются 7-элементные кластеры для создания сотовой сети мобильной связи.
Информация, изложенная в данной статье про принцип повторного использования частот для стандарта gsм , подчеркивают роль современных технологий в обеспечении масштабируемости и доступности. Надеюсь, что теперь ты понял что такое принцип повторного использования частот для стандарта gsм и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Основы сотовой связи стандарта GSM
Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про принцип повторного использования частот для стандарта gsм
Комментарии
Оставить комментарий
Основы сотовой связи стандарта GSM
Термины: Основы сотовой связи стандарта GSM