Планирование городской сети сотовой связи стандарта GSM, страница 14

 

Рисунок 2.2.- Распределение в пространстве интерферирующих сот семиэлементных кластеров

При практической реализации систем значение S/I выбирается таким, что бы обеспечить качество передачи речи, приемлемое для 75% пользователей на 90% области покрытия системы. Для аналоговых систем, например таких как AMPS, значение S/I выбиралось равным приблизительно 18 дБ (63,1 раза в линейном масштабе).  Для цифровых сотовых систем значение S/I меньше – около 9 дБ(7,943 раза).

Наихудшие случаи внутриканальных помех при размерности кластера N=7 иллюстрируются рисунком 2.3 для не секторированных сот. Сота, расположенная в центре, имеет 6 окружающих её интерферирующих сот. Влияние 2-го кольца незначительно и им можно пренебречь.

 

Рисунок 2.3.- Наихудший случай внутриканальных помех при N=7.

Поэтому, для снижения уровня помех, в современных цифровых системах базовые станции работают с направленными, например, секторными антеннами. На рисунке 2.4 изображена трёхсекторная базовая станция, имеющая три направленные под углом 120 град антенны.

 

Рисунок 2.4.-  Трёхсекторная БС

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

A1,A2,A3 – направленные антенны BTS;

VD1,VD2,VD3-диограммы направленности;

В каждой соте радиосигнал излучается лишь в одном направлении (по секторам). Уровень излучений в других направлениях максимально снижается. Это позволяет располагать базовые станции, работающие на одинаковых частотах ближе, чем в бессекторных сотах (рис. 2.5)

 

Рисунок 2.5. - Иллюстрация внутриканальных помех в случае 120⁰ секторных антенн.

На рисунке 2.6 изображена наихудшая ситуация для 120 град. секторных антенн.

Рисунок 2.6.-  Наихудший случай для секторов120⁰

Радиусы сот зависят от плотности абонентской нагрузки и  составляют:

в городе 1-5 км, в пригороде 5-7 км, вдоль магистралей – 35 км. Минимальный радиус сот обычно определяет число допустимых хэндоверов, в связи с чем, размеры сот для GSM-900 должны быть не менее 1,1 – 1,4 км, а для сетей GSM-1800 не менее 0,6 – 0,8 км.

Однако существуют и недостатки разделения на секторы:

·  базовая станция требует большего количества оборудования, особенно высокочастотного;

·  АС чаще меняют каналы, что приводит к увеличению объёмов сигналов управления;

·  снижается «транковая» эффективность – количество обслуживаемых абонентов останется тем же, что и в сотах без выделения секторов, только в том случае, если количество пользователей в каждом секторе пропорционально количеству выделенных на каждый сектор каналов.

Типичная для GSM раскладка секторов, соответствующая модели повторения частот 4х12 изображена на рисунке 2.7.

 

Рисунок 2.7.-   Пример покрытия территории сотовыми кластерами при N=4 и тремя секторами в каждой соте.

Количество сот в кластере N=4 и каждая сота поделена на 3 сектора. Секторы обозначены символами А, B и С, а соты в кластере обозначены от 1 до 4. Сигнал в каждом секторе искажается сигналами двух секторов, принадлежащим двум различным кластерам, Таким образом количество интерферирующих сот Ко = 2.

Разделение сот на секторы даёт возможность увеличить ёмкость сети до 40-50%.

Значительное увеличение ёмкости получают, вводя регулировку мощности MS и BTS таким образом, что бы уровень сигналов на приёмниках BTS от всех MS был бы примерно одинаков. Чем выше точность выравнивания сигналов, тем больше зона покрытия. Контроллер базовой станции  BSC, анализируя уровень ошибок в принимаемом от MS сигнале, распределяет мощность BTS между абонентами таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень ошибок BER для всех MS.

Увеличение ёмкости можно также получить, применяя разнесённые антенны.

Перспективным является применение интеллектуальных антенн с автоматически перенастраиваемыми диаграммами направленности на мобильную станцию. Это обеспечивает увеличение коэффициента усиления антенны и ещё больше снижает уровень сокональных помех.