РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА ВЕРОЯТНОСТНЫХ МОДЕЛЕЙ СИГНАЛОВ И ВНУТРИСИСТЕМНЫХ ПОМЕХ ДЛЯ ЗАДАЧ ТЕРРИТОРИАЛЬНО-ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СОТОВЫХ СИСТЕМ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ
2.1. Существующие подходы к оценке внутрисистемных помех в сотовых системах связи
Территориально-частотное планирование ССПР проводится, как правило, в условиях недостаточной априорной определенности относительно условий применения и параметров системы. Эффективность и устойчивость функционирования ССПР в значительной степени будет определяться адекватностью воспроизведения на этапе проектирования всей совокупности значимых факторов. Особое внимание при проектировании необходимо уделять анализу внутрисистемных и межсистемных помех.
Полезный сигнал на входе приемников радиостанций ССПР ухудшается при воздействии четырех видов помех [2, 7, 15, 25, 27, 28, 82]: в совмещенном канале, по соседнему каналу, десенсибилизации и интермодуляции. Первые три вида помех могут быть описаны одним общим уравнением [82]. В основном, уровень помехи на входе приемника является функцией мощности передатчика источника помех, усиления антенны источника помех в направлении приемника, усиления приемной антенны в направлении на источник помех, потерь при распространении на трассе между приемником и источником помех и частотно-зависимого подавления [82].
Причина возникновения помех по совмещенному каналу, связанная с особенностями ТЧП сотовых систем связи, была рассмотрена в первом разделе диссертации. Другая причина возникновения указанных помех может быть обусловлена наличием нескоординированных ситуаций совместного использования частот [50, 84-86, 96, 100]. Например, полоса частот 890...960 МГц кроме системы GSM-900 в настоящее время выделена радиоэлектронным средствам (РЭС) воздушной радионавигационной службы, а именно наземному и бортовому оборудованию радиотехнической системы ближней навигации и посадки летательных аппаратов [52]. Для реализации совместного функционирования РЭС ССПР и РЭС радиотехнической системы ближней навигации и посадки без взаимных радиопомех используются следующие методы: запрещение использования отдельных частот системой GSM-900; территориально-частотный разнос, величина которого в известной степени определяется защитным отношением сигнал/помеха на входе приемника, при котором обеспечивается прием полезных сигналов с заданным качеством; переназначение частотно-кодовых каналов в радиотехнической системе ближней навигации и посадки [47,63].
Необходимо отметить, что вопросы анализа и обеспечения ЭМС систем подвижной радиосвязи и радиостанций служб воздушной радионавигации и наземной фиксированной службы являются достаточно проработанными [25].
Помехи по соседнему каналу проявляются в случае, когда мешающий сигнал действует в соседнем канале или же имеются побочные излучения передатчика. Уровень помех по соседнему каналу зависит от характеристик подавления приемника по радиочастоте. Основные проявления помех по соседнему каналу могут быть выражены в виде параметра частота - расстояние, частотно-зависимого подавления или относительной величины защитного отношения по радиочастоте [59, 61, 82].
Десенсибилизация может возникать, когда мешающий передатчик работает в непосредственной близости от приемника [82, 84-86]. Если мешающий сигнал достаточно сильный, то приемник может перейти в состояние насыщения. Уровень десенсибилизации зависит от характеристик подавления приемника на радиочастоте. Обычно, согласно техническим условиям на систему, пользователям советуют выбирать характеристики избирательности приемника, которые обеспечивают подавление таких вредных помех. Общие методы, используемые для целей избежания помех из-за десенсибилизации, включают установку фильтров, изменение местоположения МС и снижение чрезмерной мощности передатчика мешающей станции.
Интермодуляционные помехи часто образуются из-за нелинейности в усилительных каскадах радиооборудования. Явления интермодуляции связаны в основном со смешением двух или нескольких сигналов на различных частотах в нелинейной цепи, в которой создаются сигналы на различных частотах. Интермодуляционные помехи наиболее часто встречаются в ситуациях с размещением станций на одной площадке, когда множество передатчиков и приемников расположены на небольшой площади, обеспечивающей хорошие показатели охвата радиосвязью. Как правило, из-за преобладающего влияния рассматривается смешение только двух сигналов 3-го порядка [56, 58, 62, 65, 82-86, 146].
Для оценки интермодуляционных помех в ССПР можно использовать соответствующие модели потерь в элементах связи для расстояний в случае совместного расположения радиосредств на одной площадке и для расстояний между площадками, представленные в Отчете 839 МККР. Для расчета уровня помех за счет интермодуляционных составляющих в приемнике для систем подвижной связи в полосе частот 30...470 МГц можно использовать эмпирическую формулу, описанную в работе [145] или аналитическую модель совмещенного размещения радиосредств на одной станции (COSAM) - субмодель интермодуляции в приемнике, представленную в Отчете 522 МККР.
В [92, 93] решается задача выделения групп интермодуляционно-совместимых частот для ССПР стандарта NMT-450. В сложившейся терминологии решаемая задача относится к типу задач присвоения частотного канала с частотными ограничениями [90]. Задачи присвоения с частотными ограничениями формулируются одинаково и для передатчиков МС, размещенных в непосредственной близости один от другого. Частотное разнесение является одним из средств ослабления потенциальных помех в этом случае.
Задачу получения распределения частотных каналов в ССПР, при котором не возникает взаимной модуляции третьего порядка в группе каналов, можно решить с помощью методов, описанных в [83]. Бэбкоком [83] были получены результаты относительно минимального числа каналов для заданной полосы частот и номеров конкретных каналов при количестве рабочих каналов не превышающем 10. Из равномерной сетки, например