СПОСОБ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ В СИСТЕМАХ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ
METHOD OF FREQUENCY SCHEDULING IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEMS

Способ относится к области электро- и радиосвязи, а именно к способу частотного планирования в системах наземной мобильной связи.
Известен способ построения радиосвязи в сети сотовой структуры [патент США №5418779 от 23.05.95], заключающийся в том, что зона обслуживания полностью покрыта сотами, в центре которых размещены базовые станции (БС). БС расположены на равном расстоянии друг от друга, образуя правильные треугольники. Условно геометрию отдельной сотовой ячейки с учетом перекрытия принимают правильным шестиугольником, в центре описанной окружности которого располагается БС. Принцип построения сотовых сетей дает возможность снизить дефицит радиоканалов за счет их повторного использования, однако это приводит к относительному избытку количества БС. В районе обслуживания осуществляется управление переключением каналов между радиозонами с таким расчетом, чтобы при переходе подвижного объекта из одной зоны в другую радиообмен мог продолжаться без перерыва.
Недостатками аналога является нежелательная межканальная интерференция, появляющаяся из-за перекрытия зон обслуживания, которая уменьшает отношение сигнала к шуму (с/ш).
Известна система подвижной радиосвязи, содержащая наземные базовые станции, коммутационное и радиотехническое оборудование, использующая принцип повторного использования частот, при котором в близких одна относительно другой областях (6-угольных ячейках - сотах) системы используют разные полосы частот, а через несколько ячеек эти полосы частот повторяются [М.В.Ратынский. Основы сотовой связи. / под ред. Д.Б.Зимина. - М.: Радио и связь, 2000, стр.65]. Ячейки частично пересекаются.
Недостатками аналога является то, что разные полосы частот используются из одного, выделенного оператору, диапазона и при недостатке частотных каналов количество повторов будет все более увеличиваться и снижать отношение с/ш.
Самым близким, по сути, к предлагаемому способу является метод частотного планирования в системах сухопутной сотовой связи [см. Справочное издание: Весоловски Кшиштоф «Системы подвижной радиосвязи», перевод с польского Н.И.Рудинского, под редакцией А.И.Дедовского. - М.: Горячая линия. - Телеком, 2006, с.176-179], включающий дробление сот на соты меньшего размера, что приводит к увеличению емкости системы сотовой подвижной радиосвязи.
Основные операции данного способа.
Для уменьшения отношения сигнала к шуму (с/ш) соты разделяют на секторы. Дробление соты выполняется путем создания сот меньшего размера в определенной части ее зоны покрытия. Радиусы меньших сот принимаются равными половине радиуса исходной соты, а их площади, соответственно, становятся меньше в четыре раза. Увеличение повтора частот на одной и той же площади становится возможным из-за уменьшения расстояния защитного интервала. Это позволяет получить минимальное требуемое значение отношения с/ш для кластеров, состоящих из меньшего количества сот.
К недостаткам этого способа следует отнести увеличение количества используемых частотных каналов в одном и том же диапазоне. В случае дефицита частотного ресурса оператора сотовой подвижной радиосвязи общего пользования (СПР ОП) дробление не дает эффекта увеличения частотных каналов и не позволяет расширить общую зону действия радиосети.
Указанный способ является наиболее близким к заявляемому объекту и выбран в качестве прототипа.
Техническая задача - создать способ размещения базовых станций различного стандарта и изменить метод планирования частот при условии ненарушения или улучшения параметров электромагнитной совместимости, таким образом, чтобы стало возможным увеличить отношение сигнала к шуму, увеличить пропускную способность и скорость передачи данных в этой системе подвижной радиосвязи.
Технический результат - увеличение зоны действия наземных сетей мобильной связи, повышение качества обслуживания абонентов сетей электро- и радиосвязи за счет предоставления большего количества каналов и более высокой скорости передачи данных, сокращение морального износа существующих сетей мобильной связи. Улучшение параметров электромагнитной совместимости (ЭМС).
Он достигается тем, что дробление зоны радиопокрытия осуществляют на соты меньшего размера, с внедрением на границе между вновь образованными зонами дополнительных базовых станций, образующих зону другого частотного диапазона, назначение частотных каналов осуществляют с пространственно-территориальным разносом, методом чередования различных стандартов GSM и DCS таким образом, чтобы зоны с повторяющимися частотами не имели общей области взаимодействия, для этого их разносят на значительно больший интервал, чем это происходит при применении только одного стандарта в сети, значительно больший интервал разнесения получают внедрением между зонами GSM промежуточной зоны другого частотного диапазона (DCS), зоны одного стандарта (GSM) отделяют зоной другого стандарта (DCS) в одной и той же сети (см. чертеж «Схема пространственного разделения частотных диапазонов в одной сети»).
При недостатке частотного ресурса в стандарте GSM900 оператор строит очаговые области стандарта DCS 1800, состоящие из одной или нескольких базовых станций DCS 1800. Очаговую зону стандарта DCS 1800 внедряют с целью пространственного разделения зон стандарта GSM900 и наращивания дополнительного защитного интервала между сотами с повторяющимися частотами, а также снятия дополнительной абонентской нагрузки, что приводит к увеличению возможности повтора частот в обоих стандартах.
При использовании такого построения сети, за счет увеличения соотношения сигнала к помехе не только между одноименными, но и между соседними каналами, ввиду использования участков дополнительного диапазона частот, кроме увеличения канальной емкости увеличивается скорость пакетной передачи данных как величина, зависимая от отношения с/ш.
Пример практического использования способа частотного планирования в системах мобильной связи.
Пример 1. Осуществляли частотное планирование (распределение частотного ресурса) методом пространственного отделения одного частотного диапазона другим (чертеж). В зоне №1 частоты планировались в диапазоне GSM 900 без повтора частот, в зоне №2 частоты планировались в диапазоне DCS 1800, также без повтора частот. В зоне №3 частоты планировались вновь в диапазоне GSM 900 с повтором частот из зоны №1 или, при достаточном количестве номиналов, также без повтора, но с использованием частотных каналов соседних для зоны №1. Соты с повторяющимися номиналами частот или, тем более, соты с неповторяющимися (соседними) номиналами частот в зоне №1 и №3 не вызывали паразитной интерференции в сети сотовой подвижной радиосвязи, так как они пространственно не перекрывались. Непрерывную работу подвижного абонента обеспечивали за счет эстафетной передачей сигнала из зоны №1 в зону №2, и из зоны №2 в зону №3, и обратно: из зоны №3 в зону №2, из зоны №2 в зону №3. Зона №1 с зоной №3 на программном уровне не связана, и эстафетная передача сигнала между ними не происходила. Таким образом, в системах подвижной радиосвязи достигался более высокий уровень ЭМС радиоэлектронных средств. За счет увеличения количества сот увеличивалась общая канальная емкость сети подвижной радиосвязи, а также увеличивалась скорость пакетной передачи данных, как величина, зависящая от отношения сигнал/шум.