Сотовая связь. Методы множественного доступа. FDMA (Frequency Division Multiple Access) – множественный доступ с частотным разделением каналов, страница 2

В этих случаях на обслуживаемой территории не будет пропусков или перекрытия участков.

Для антенн с ненаправленной диаграммой направленности (ДН в горизонтальной плоскости) наиболее подходит фигура шестиугольник. Антенна с круговой ДН, установленная в центре соты обеспечивает доступ ко всем участкам соты. Основной идеей сотовой связи является повторное использование частот на обслуживаемой территории. В составе ячейки используются разные частоты. Минимальное количество частот – 3. Соты с полным набором разных частот образуют кластер.

Кластер размерностью N = 3 (частоты).

Каждая из ячеек обслуживается своим передатчиком с невысокой выходной мощностью и ограниченным числом каналов связи. Это позволяет без помех повторно использовать частоты каналов в другой удалённой ячейке.

Расстояние между базовыми станциями (БС) с одинаковыми номерами частот называется защитным интервалом (D). Теоретически защитный интервал может быть равным радиусу соты (т. е. соседние ячейки работают на одной частоте), но на практике не используется, так как границы ячеек могут перекрываться (из-за изменений условий распространения (солнечно, дождь, туман и т.д.)) и в месте перекрытия сот очень сильно падает отношение сигнал/помеха, следовательно ухуджается качество канала, вплоть до обрыва соединения.

БС, которые находятся на расстоянии защитного интервала (также как и в предыдущем случае, но уже не так сильно) создают (друг другу) основные помехи сотовой сети. Чем больше сеть, тем больше помех. Чтобы обеспечить минимальное отношение сигнал/помеха (один из методов) можно увеличить количество частот, следовательно увеличить защитный интервал при использовании антенн с круговой направленностью.

Более эффективный способ разделения ячеек на секторы (ДН ).

В первом случае (при использовании одной ненаправленной антенны) (фото 1) в точке соединения стрелочек (на границе сектора) учитывается отношение сигнал/помеха нашей (центральной БС) и всех шести соседних БС, мешающих ей. Точка измерения сигнал/помеха выбрана не случайно (критическая точка) – точка, где отношение сигнал/помеха от нужной нам БС – минимально (ввиду её удалённости), а отношение сигнал/помеха от соседних (мешающих) БС – достаточно велико (ввиду их относительной близости). Основная задача при планировании сети (или создании кластеров) – обеспечить на границах сот уровень отношения сигнал/помеха больше (не много, но больше) минимального, а на расстоянии защитного интервала (D) уровень сигнала других БС должен быть меньше чувствительности приёмника БС.

При использовании секторов  (N = 3;

M (количество секторов в соте) = 3) количество мешающих антенн уменьшается до трёх, т.к. у остальных антенн основной лепесток (почти вся энергия) направлена не в сторону «нашего» сектора, а следовательно не влияют на отношение сигнал/помеха.

При использовании шести секторов на соту () (N = 6; M = 6)

количество мешающих БС уменьшается до одной. Однако этот вариант экономически не выгоден, поэтому оптимальным вариантом считается разделение соты на три сектора, хотя встречаются и другие варианты, например – 4 сектора.

Состав системы сотовой связи.

Независимо от стандарта сотовой связи типовая система содержит следующие элементы:

MSC обеспечивает маршрутизацию вызовов и управляет элементами сети. Постоянно следит за подвижными станциями (MS), в некоторых случаях организует эстафетную передачу из соты в соту и внутри соты (handover (хэндовер)), переключает рабочие каналы, при появлении помех, соединяет с абонентами сети.

BTS – многоканальный приёмопередатчик, один из каналов – управляющий, по нему устанавливается соединение; разговор начинается после того, как будет найден свободный разговорный канал и абонент переключится на него.

Обычно любой из каналов представляет собой пару частот для дуплексной связи, т.е. частоты БС и MS разнесены, чтобы улучшить фильтрацию и исключить влияние передатчика на приёмник одного и того же устройства при их одновременной работе.

BTS – аппаратный комплекс управления сигналами

BSC – содержит программное обеспечение (ПО) для обработки сигнала; к одному BSC могут подключаться несколько BTS.