Электромагнитная совместимость сотовых сетей связи

коммерческого использования. Оборудование для этого стандарта уже выпускают

шесть компаний: Hughes Network Systems, Motorola и Samsung.

Общая характеристика и принципы функционирования

Принцип работы систем сотовой связи (ССС) с кодовым разделением

каналов можно пояснить на следующем примере.

Предположим, что вы сидите в ресторане. За каждым столиком находится два

человека. Одна пара разговаривает между собой на английском языке, другая

на русском, третья на немецком и т.д. Получается так, что в ресторане все

разговаривают в одно и то же время на одном диапазоне частот (речь от 3 кГц

до 20 кГц), при этом вы, разговаривая со своим оппонентом, понимаете только

его, но слышите всех.

Так же и в стандарте CDMA передаваемая в эфире информация от базовой

станции к мобильной или наоборот попадает ко всем абонентам сети, но каждый

абонент понимает только ту информацию, которая предназначена для него, т.е.

русский понимает только русского, немец только немца, а остальная

информация отсеивается. Язык общения в данный момент является кодом. В CDMA

это организовано за счет применения кодирования передаваемых данных, если

точнее, то за это отвечает блок умножения на функцию Уолша.

В отличие от стандарта GSM, который использует TDMA (Time Division

Multiple Access - многостанционный доступ с кодовым разделением канала,

т.е. несколько абонентом могут разговаривать на одной и той же частоте, как

и в CDMA, но в отличие от CDMA, в разное время), стандарт IS-95 диапазон

частот использует более экономично.

CDMA называют широкополосной системой и сигналы идущие в эфире

шумоподобными. Широкополосная - потому, что занимает широкую полосу частот.

Шумоподобные сигналы - потому, что когда в эфире на одной частоте, в одно и

то же время работают несколько абонентов, сигналы

Рис. 3 сигнал и помеха

накладываются друг на друга (можно представить шум в ресторане, когда все

одновременно говорят). Помехоустойчивая - потому, что при возникновении в

широкой полосе частот(1,23 Мгц) сигнала-помехи, узкого диапазона ( 400 МГц.(3.20)

Для корректного использования формул Hata необходимо придерживаться

следующего соответствия между типами моделей и характеристиками местности:

Плотная городская застройка (большой город) - плотная застройка в

основном высокими зданиями (выше 20 этажей) с малой площадью зеленых

насаждений. Покрытие ячеек в значительной мере определяется дифракцией и

рассеянием сигнала на ближайших к абоненту зданиях.

Городская застройка - многоэтажная административная и жилая

застройка, индустриальные районы. Плотность зданий достаточно высокая, но

может быть разбавлена зелеными насаждениями, небольшими скверами.

Пригород - одиночные жилые дома, административные здания,

магазины высотой 1-3 этажа. Большие площади зеленых

насаждений (деревьев), парковые зоны с отдельными группами зданий плотной

застройки.

Сельская местность - открытое пространство с несколькими зданиями, фермы,

кустарниковые насаждения, шоссе.

Открытое пространство - озера, водохранилища, открытые участки

без насаждений, неплодородные земли.

На рис. 15, 16 представлены графики для медианного значения ослабления

радиоволн по модели Hata и свободного пространства в диапазонах 450 МГц и

850 МГц. Значения параметров hБС, hАС, указаны на рисунках. Цифрами

обозначены: 1 - свободное пространство; 2 - открытая местность; 3 -

пригород; 4 - город; 5 - большой город.

[pic]

Рис. 15. Графики для медианного значения ослабления радиоволн по модели

Hata в диапазонах 450 МГц и 850 МГц.

[pic]

Рис. 16. Графики для медианного значения ослабления радиоволн свободного

пространства в диапазонах 450 МГц и 850 МГц.

Как видно из анализа формул (3.15) - (3.20) для модели Okumura-Hata

спад функции основных потерь передачи L(R) существенно зависит от высоты

расположения антенны БС и может составлять 30...35 дБ на декаду для R< 20

км и более 50 дБ при 20 км < R< 100 км.

Некоторые аспекты и тенденция увеличения емкости сетей

подвижной связи

Число пользователей сотовых сетей мобильной связи растет значительно

быстрее, чем могли себе представить изобретатели этой технологии. Каждый

год количество абонентов возрастает на 40%, и предполагается, что данная

тенденция сохранится до конца десятилетия. Резкое увеличение числа

абонентов и растущая коммерциализация технологии обуславливают новые

требования к сети; в частности, довольно остро стоит задача увеличения

емкости ячеек и повышения качества передачи звука при телефонных

переговорах.

С одной и той же базовой станцией сотовой сети может взаимодействовать

большое число абонентов. Такой режим работы называется множественным

доступом (multiple access) к базовой станции. Для обеспечения

множественного доступа общий ресурс базовой станции подразделяется на

определенное количество "каналов", к которым получают доступ пользователи.

В одно и то же время абонент может использовать только один канал. Захват

канала происходит при подсоединении к данной базовой станции (при переходе

к ней из зоны действия другой базовой станции или инициализации вызова),

освобождение канала - при переходе в зону действия другой базовой станции

или окончании переговоров.

Разные стандарты организации множественного доступа по-разному

"упаковывают" каналы в наличный диапазон частот; от способа этой упаковки

зависит емкость ячейки сети.

Первыми появились методы множественного доступа, основанные на

разделении каналов по частотам (FDMA, frequency division multiple access).

Каждый канал занимает определенную частотную полосу в отведенном для ячейки

частотном диапазоне. В настоящее время используются стандарты AMPS

(Advanced Mobile Phone Service, ширина канала 30 кГц), NAMPS (Narrowband

Advanced Multiple Phone Service, ширина канала 10 кГц), TACS (Total Access

Communications System, ширина канала 25 кГц). Все эти стандарты основаны на

передаче аналогового сигнала. После установления соединения вся

соответствующая каналу полоса частот используется для обслуживания диалога

только между одним абонентским телефоном и базовой станцией, какое-либо

совместное применение одной полосы частот несколькими абонентами

невозможно.

Емкость ячейки сети определяется тем, сколько частотных каналов

"умещается" в частотном диапазоне, отведенном для данной ячейки. Величина

этого диапазона обычно составляет одну седьмую часть от общего диапазона

частот, отведенного для конкретной сотовой сети, что необходимо для

"разнесения" по частотам соседних ячеек сети. Благодаря этому можно

повторно использовать одни и те же частоты в отдаленных друг от друга

ячейках сети, а значит, строить сети неограниченных географических

масштабов, применяя конечный диапазон частот.

Большей емкости сети можно достичь с помощью

одного из многочисленных методов множественного доступа с временным

разделением каналов (Time Division Multiple Access, TDMA). Весь диапазон

частот, выделенный для данной ячейки, сначала подразделяется на

определенное число несущих частот (как в методах множественного доступа),

после чего каждая из несущих делится еще на некоторое число временных

слотов, и именно эти слоты представляют собой каналы. Под термином

"временной слот" понимается следующее. Базовая станция, работая на данной

частоте, какую-то часть времени использует для связи с одним абонентом,

какую-то - с другим и так далее. По существу, временной слот здесь мало

чем отличается от применяемого при мультиплексировании с

разделением по времени. Речь обычно передается в оцифрованном

виде с компрессией. В качестве примеров TDMA можно привести следующие

стандарты: IS-54 (частотные каналы AMPS шириной 30 кГц делятся на три

временных слота), PDC (каналы на 25 кГц по три слота в каждом) и усиленно

продвигаемый в настоящее время GSM (восемь временных слотов при несущем

диапазоне 200 кГц).

Существенное увеличение емкости сети обеспечивает не так

давно появившийся в технике сотовых сетей метод CDMA (Code Division

Multiple Access). Как и метод множественного доступа, он подразумевает

передачу голосовой информации только в оцифрованном виде. Мы не случайно

подчеркиваем, что этот метод возник недавно именно в телефонии, -

в основе его лежит давно применяемый в военной радиосвязи

метод модуляции с использованием шумоподобного или широкополосного

сигнала (ШПС; в англоязычной литературе используется термин spread

spectrum, что часто переводится на русский язык как "растянутый" или

"размытый" спектр). Полезная информация как бы

"размазывается" по частотному диапазону, существенно более широкому, чем

при традиционных способах модуляции сигнала (в данном контексте такой

сигнал часто называют узкополосным). Осуществляется это за счет

перемножения последовательности полезных битов информации

на псевдослучайную последовательность более коротких импульсов. В

результате получается сигнал, который занимает больший частотный диапазон и

имеет значительно меньшую интенсивность, чем получаемый при узкополосной

модуляции. CDMA как метод множественного доступа аналогичен методу

модуляции DSSS (direct-sequence spread spectrum), используемому в

беспроводных локальных сетях.

Ясно, что в этом случае можно принять информацию, только зная

последовательность, на которую был перемножен полезный сигнал при передаче,

в противном случае он будет выглядеть как шум (отсюда и название). В

военных приложениях данный метод используется в первую очередь для защиты

от помех (широкополосный сигнал очень устойчив к узкополосным помехам) и

подслушивания. Для нас же сейчас более важно следующее: если два

абонентских телефона, находящихся в зоне действия одной базовой станции,

работают на общей частоте, но с разными кодирующими последовательностями,

то эти сигналы практически не будут создавать помех друг для друга.

Все абонентские телефонные аппараты, работающие в зоне действия одной

базовой станции, используют одну и ту же несущую частоту. Для передачи

информации отводятся частотный диапазон шириной 1,25 МГц и фрагменты общей

"большой" псевдослучайной последовательности, по-разному смещенные от

условно выбранного начала этой последовательности. Емкость ячейки сети CDMA

определяется тем, насколько независимы друг от друга коды, используемые

абонентскими аппаратами. При работе по этой технологии размер ячейки,

качество звука и емкость оказываются тесно взаимосвязанными, поэтому при

проектировании сети следует выбирать некое оптимальное решение; улучшить

одну из этих характеристик можно только за счет ухудшения другой. Дело тут

в следующем. Чем больше CDMA-каналов в данной ячейке сети, тем выше уровень

взаимных помех из-за неполной независимости кодовых последовательностей.

Отсюда ясно, что чем более низкое качество передачи звука считается

приемлемым, тем больше каналов можно разместить в ячейке сети. Взаимная

зависимость между размерами ячейки и емкостью сети обусловлена тем, что

можно обеспечить заданное качество передачи речи, только если соотношение

сигнал/шум оказывается выше определенного значения. Чем слабее сигнал (а

при заданной мощности оборудования с увеличением размера ячейки сигнал

становится слабее), тем меньшим должен быть уровень помех - а он, как мы

знаем, зависит от числа используемых каналов. (Строго говоря, в последнем

случае все несколько сложнее, однако сейчас мы не станем в это

углубляться.)

По данным компании Motorola, одного из ведущих производителей

аппаратуры для CDMA в одном несущем диапазоне шириной 1.25 МГц можно

разместить до 18 каналов для сетей мобильной связи и около 30 - для

фиксированных сетей (где абонентские терминалы не перемещаются в

пространстве в процессе вызова). Много это или мало? Попробуем сравнить

емкость сети CDMA с емкостью сети на базе AMPS. На первый взгляд, кажется,

что для такого сравнения надо ширину несущего диапазона CDMA (1,25 МГц)

поделить на ширину одного частотного канала AMPS (30 кГц) и выяснить, не

больше ли получившееся число, чем 18.

(1,25 : 0,03=42 > 18).

Выходит, что сравнение не в пользу CDMA? Однако это неверный вывод,

поскольку, как уже говорилось выше, при работе в стандарте AMPS каналы,

организованные в семи соседствующих между собой ячейках (см. рис. 17),

должны различаться по частотам, а в CDMA во всех ячейках можно использовать

один и тот же несущий диапазон. Поэтому полученный результат надо разделить

на семь (42 : 7 = 6). Получаем, что емкость CDMA втрое выше, чем AMPS. Но и

этот результат нельзя считать окончательным, поскольку и в CDMA, и в AMPS

ячейку сети обычно делят на три сектора по 120° в каждом - это позволяет

увеличить радиус ячейки сети, используя направленные антенны, и, таким

образом, снизить число базовых станций, необходимых для покрытия

определенной площади. Так вот, при работе по стандарту AMPS в разных

секторах одной и той же ячейки приходится использовать разные частотные

каналы (иначе неизбежны взаимные помехи, поскольку секторы ограничены не

линиями, а, скорее, областями постепенного спадания мощности сигнала), а в

CDMA можно применять одни и те же. Соответственно, полученную выше цифру 6

надо поделить на три - получим двойку. В итоге оказывается, что при

использовании одного и того же частотного диапазона шириной 1,25 МГц

емкость сети CDMA в девять раз выше, чем емкость AMPS. При сравнении CDMA с

другими стандартами выигрыш в емкости получается меньшим; конкретное число

можно узнать путем аналогичных расчетов.

Возможность использования в двух соседних ячейках сети одной и той же

несущей частоты значительно упрощает так называемое частотное планирование,

которое является весьма сложной операцией при развертывании сети. Если же

применяется частотное разделение каналов, необходимо расписать все

используемые в ячейках сети частоты так, чтобы ни в одной паре соседних

ячеек не оказалось двух одинаковых частотных каналов. Это совсем не просто

и часто связано со значительными материальными затратами.

Качество связи

Общеизвестно, что мобильный телефон обеспечивает не слишком высокое

качество связи. Причин тому много. В городах, где обычно и развертываются

сети мобильной связи, имеется много индустриальных помех. Распространяясь

между базовой станцией и мобильным аппаратом, радиоволна многократно

отражается от препятствий; в результате интерференции сигналов, прошедших

разными путями, интенсивность принимаемого сигнала может внезапно упасть.

Такие явления, называемые в радиотехнике федингами (fading), обычно

наблюдаются в ограниченных пространственных областях, чьи форма и

расположение определяются расположением зданий и длиной волны, на которой

ведется передача. Наконец, качество связи заметно снижается при переходах

мобильного абонента от одной ячейки сети к другой: в обычных стандартах

осуществляется так называемое "жесткое переключение" (hard handoff), при

котором сначала разрывается связь с покидаемой ячейкой и только после этого

устанавливается связь с новой.

Конечно, сравнивать качество связи, устанавливаемой с фиксированных

телефонов, с качеством мобильной связи не вполне корректно: в последнем

случае действует значительно больше факторов, обуславливающих ухудшение

связи. Тем не менее факт остается фактом - CDMA позволяет получить

значительно более высокое качество связи, чем стандарты, основанные на FDMA

и TDMA. Причины этого следующие: во-первых, CDMA - чисто цифровая связь

(аналоговый сигнал попросту невозможно передавать тем способом, какой

принят в CDMA), а во-вторых, в CDMA используется широкополосная модуляция

сигнала.

Цифровой сигнал значительно меньше уязвим для помех, чем аналоговый.

Кроме того, в CDMA применяются новейшие алгоритмы коррекции ошибок

передачи, а в аппаратуре обычно используются самые современные методы

сжатия голосового сигнала. Это позволяет достигнуть большой степени сжатия

голоса при достаточно высоком качестве связи.

Очень большие преимущества с точки зрения качества связи дает

применение широкополосной модуляции сигнала (рис. 18). Широкополосный

сигнал значительно меньше страдает от помех, особенно узкополосных.

Узкополосная помеха способна "испортить" широкополосный сигнал только в

каком-то относительно узком частотном диапазоне, и полезная информация

может быть восстановлена по неповрежденным участкам несущего диапазона. Это

относится и к федингам, о которых говорилось выше: интерференция прошедших

разными путями сигналов приводит к снижению суммарной интенсивности лишь в

достаточно узком частотном диапазоне, и снова полезную информацию можно

восстановить по неповрежденной части сигнала. Конечно, сигнал несколько

ухудшается, однако это несопоставимо с потерями качества связи при

использовании обычных методов модуляции.

Рис. 18. Воздействие узкополосных помех (а) и федингов (б) на

широкополосный сигнал.

Помимо повышения качества связи, устойчивость CDMA к федингам приводит

к значительной экономии ресурса источников питания и улучшению

экологических параметров мобильных телефонов. В других сетях мобильные

телефоны обычно работают на более высокой мощности, чем это нужно для

устойчивой связи с базовой станцией, что позволяет при внезапном

возникновении фединга не потерять связь (происходит лишь значительное

снижение ее качества). В CDMA же такой резерв не нужен, поэтому телефон

может работать с меньшей мощностью передаваемого сигнала.

Этим не ограничиваются преимущества технологии CDMA, связанные с

использованием широкополосной модуляции сигнала. Вместо жесткого

переключения (hard handoff или break before make) от ячейки к ячейке,

принятого во всех прочих сотовых сетях, в CDMA можно использовать мягкий

переход (soft handoff или make before break): мобильный аппарат сначала

устанавливает связь с базовой станцией, в зону действия которой он

переходит, и только после этого освобождает канал в покидаемой ячейке. Это

возможно за счет того, что и в покидаемой, и в новой ячейке используется

одна и та же несущая частота. Данное преимущество заметнее всего

сказывается на работе телефонов, находящихся в пограничной зоне между двумя

ячейками, где уровни сигналов от базовых станций примерно одинаковы. Тогда

выбор базовой станции в значительной степени определяется случайными

причинами, и абонент подключается то к одной, то к другой станции. При

жестком переходе частые переключения значительно ухудшают качество связи и

даже могут привести к ее обрыву, а при мягком переходе ничего подобного не

происходит.

Далее, для работы системы CDMA необходимо, чтобы все приходящие на

базовую станцию сигналы имели одинаковую интенсивность, - в противном

случае возникнут проблемы с декодировкой информации. Ясно, что чем дальше

телефон от базовой станции, тем выше должна быть мощность передаваемого им

сигнала. Базовая станция следит за тем, чтобы сигналы, приходящие к ней от

разных телефонов, были строго одинаковой интенсивности, и дает указания

индивидуальным телефонам о повышении или понижении мощности передаваемого

сигнала. Такая схема управления мощностью реализована во многих стандартах

мобильной связи, однако в CDMA удается управлять мощностью передатчиков

мобильных телефонов с очень высокой точностью. Мощность удерживается на том

минимальном уровне, который обеспечивает уверенный прием сигнала базовой

станцией. При этом снижается общий уровень взаимных помех в системе, что

повышает качество связи. Кроме того, точное управление мощностью позволяет

продлить срок службы аккумуляторов мобильных телефонов и улучшить

экологические параметры технологии.

Недостатков у CDMA относительно немного. Главный из них - новизна

технологии. Стандартизирована она была лишь в 1994 г. (соответствующий

документ называется IS-95), поэтому значительно менее устоялась, чем другие

технологии мобильной связи.

Другими недостатками являются большая сложность оборудования и, как

следствие, довольно ограниченный круг производителей. В настоящее время

базовые станции для этой технологии выпускают фирмы QUALCOMM, Samsung,

Motorola, Lucent Technologies, Nortel и некоторые другие. Намного больше

компаний выпускают абонентское оборудование, однако их тоже меньше, чем

аналогичных производителей для других технологий.

Определенные проблемы вызывает и использование "мягкого переключения".

В частности, если абонент находится в зоне действия нескольких базовых

станций, то правило make before break может привести к тому, что для работы

с ним будут одновременно резервироваться каналы в нескольких ячейках сети,

что приведет к снижению эффективной емкости сети. В настоящее время

разрабатываются различные способы, позволяющие избежать такой ситуации.

Помимо своего, так сказать, основного амплуа, сети CDMA могут

обеспечивать целый ряд других функций. Прежде всего, следует упомянуть

приложения так называемой "беспроводной последней мили" (Wireless Local

Loop, WLL). Такое приложение реализуется в

"фиксированных" сетях, не поддерживающих мобильных абонентов. Следует,

впрочем, подчеркнуть, что совершенно неподвижными абоненты таких сетей быть

не обязаны, - допускается, например, перемещение с места на место в

пределах территории, на которой развернута сеть.

Наибольший интерес к фиксированным сетям проявляют компании-операторы из

развивающихся стран, где необходимо быстро обеспечить связь на большой

территории, и на прокладку разветвленной кабельной сети просто нет времени.

Помимо недостаточно развитой коммуникационной инфраструктуры, существует и

еще одна причина интереса к беспроводным технологиям "последней мили" -

большие расстояния. Этот фактор не зависит от уровня экономического

развития страны - проложить кабель к удаленному ранчо в Соединенных Штатах

ничуть не дешевле (а скорее всего, значительно дороже), чем к какой-нибудь

глухой российской деревушке на десять домов. Переход от мобильной связи к

фиксированной сопряжен со значительным повышением качества передачи голоса

и увеличением емкости сети. По данным корпорации QUALCOMM, максимальная

емкость ячейки сети в этом случае возрастает до 45 каналов на одну несущую

частоту.

В настоящее время испытания систем WLL на базе CDMA проходят в Канаде,

Бразилии, Индии, России, Китае, Польше.

Другим весьма перспективным применением технологии CDMA будет, как

предполагается, начинающая развиваться в США система сотовой связи в

диапазоне 1900 МГц под названием PCS (Personal Communications Services).

Идея PCS состоит в том, чтобы превратить сотовую связь во всепроникающую

телекоммуникационную технологию. Ожидается, что ячейки такой сети будут

мельче, мобильные аппараты - легче и дешевле и что эта система позволит

связываться с абонентами в любое время и из любого места. Согласно

прогнозам, одно из наиболее эффективных решений для организации PCS -

применение технологии CDMA, в первую очередь благодаря большей емкости

таких сетей, более высокому качеству связи (в частности, малый размер ячеек

означает частые переключения, а они, как мы помним, в CDMA происходят менее

болезненно, чем при использовании других технологий), а также малой

стоимости в расчете на одного абонента. В настоящее время в США уже

развернуты первые системы PCS на базе CDMA.

Расчет межсистемной ЭМС

Требуется провести анализ ЭМС между двумя базовыми станциями (БС) двух

различных стандартов сотовой связи (CDMA и D-AMPS), с целью их взаимной

беспомеховой (корректной) работы.

Ниже приведены исходные данные, необходимые для расчета:

|Характеристика |CDMA |GSM |D-AMPS |

|Рабочий диапазон |824-840 |880-915 |824-840 |

| |869-894 | |869-894 |

|Мощность передатчика БС, дБ |40 |40 |40 |

|Чувствительность приемника |-102 |-107 |-90 |

|БС, дБ | | | |

|К-нт усиления антенны |16 |14 |16 |

|РПД в направлении | | | |

|на РПМ | | | |

|GРПД(?РПМ),дБ | | | |

|К-нт усиления антенны |16 |0 |16 |

|РПМ в направлении на РПД | | | |

|GРПМ(?РПД),дБ | | | |

|Разнос каналов, кГц |1250 | |30 |

|Защитное отношение |7 |9 |9 |

|(сигнал/помеха), дБ | | | |

|Среда распространения |Город |Город |Город |

|радиоволн | | | |

Как видно из таблицы рассчитывать ЭМС сетей EGSM и D-AMPS не имеет

смысла, т.к. рабочие диапазоны частот не совпадают.

БС CDMA - приемник помехи

БС D-AMPS источник помехи

Обе БС работают на одной несущей частоте f = 830 МГц, вследствие этого

создают друг другу помехи

1. Начнем расчет с нахождения POI :

POI — мощность радиопомехи на входе РПМ (БС CDMA), дБВт.

POI = PРПД + GРПД(?РПМ) + GРПМ(?РПД) + UРПД + UРПМ + N(?f) - L(R),

Нам известно, что:

PРПД = 40дБ (мощность радиопередатчика источника радиопомех)

GРПД(?РПМ) = 16дБ (к-нт усиления антенны РПД в направлении на РПМ)

GРПМ(?РПД) = 16дБ (к-нт усиления антенны РПМ в направлении на РПД)

UРПД = 1,51дБ (затухание в антенно-фидерном тракте РПД)

UРПМ = 0,1дБ (затухание в антенно-фидерном тракте РПМ)

N(?f) = 1 дБ (ослабление радиопомехи в линейном тракте РПМ)

L(R) - потери на трассе распространения сигналов от РПД (в данном случае

источника радиопомех) к РПМ (рецептору радиопомех), дБ.

POI = 40+16+16+1,51+0,1+1- L(R) =74,61- L(R);

Т. к. среда распространения радиоволн - город, далее считаем.

Потери в городе:

LГ = 69,55 + 26,16 lgf - 13,82 lg(hБС) - a(hАС) + k[44,9 - 6,55

lg(hБС)] lgR, где

HБC =30 м.(высота антенны базовой станции)

hAC =1,5 м. (высота антенны абонентской станции)

R=0,5 км (протяженность трассы - расстояние между базовыми станциями)

Коэффициент k позволяет расширить действие модели для протяженности

трассы до 100 км:

k =1 для R 9+1,65(0,4)6

-62>15 -Неравенство не выполняется.

Вывод: взаимная беспомеховая работа невозможна.

Так как стандарт CDMA-широкополосный, с кодовым разделением каналов и

передатчик его БС обладает меньшей излучаемой мощностью,

нежели передатчик БС стандарта D-AMPS, то дальнейшие рекомендации, в

первую очередь, будут относиться к настройке, установке и использованию БС

стандарта D-AMPS. Итак, если неравенство не выполняется, то необходимо:

Уменьшить мощность РРПД БС стандарта D-AMPS, что в свою очередь

приведет к уменьшению обслуживаемой зоны.

Уменьшение GРПД(?РПМ) - коэффициента усиления антенны РПД в

направлении на РПМ. Это достигается применением направленных

(секторных) антенн и их ориентацией в пространстве.

Уменьшение GРПМ(?РПД) - коэффициента усиления антенны РПМ в

направлении на РПД. Это достигается применением направленных

(секторных) антенн и их ориентацией в пространстве.

Изменение несущей частоты БС D-AMPS.

ЭМС сотовых систем связи EGSM-900 и CDMA-800 в Москве

Исходные данные для расчета

Проблема электромагнитной совместимости (ЭМС) сотовых систем различных

стандартов, действующих на одной территории, может возникнуть, если рабочие

полосы частот в предусмотренных для этих систем диапазонах перекрываются

или защитный интервал между ними недостаточен. Особенно тщательного

исследования требует случай, когда одна из систем уже развернута и

функционирует в выделенных для нее рабочих полосах частот, а вторая

планируется к развертыванию на той же или сопредельной территории при

дефиците частотных полос.

Оценка ЭМС систем EGSM-900 и CDMA-800 в Москве.

Распределение рабочих полос частот систем CDMA-800 (передача с БС;

передача с МС) или (прием на МС; прием на БС):

• по России в целом: (873...876 МГц; 828...831 МГц) МГц;

• в Москве: (879...882 МГц; 834...837 МГц).

Полоса, выделенная для стандарта EGSM-900: 880...915 МГц.

Следовательно, частотные полосы систем не только перекрываются, но,

фактически, часть рабочей полосы частот EGSM-900 приходится на ранее

выделенную и занятую полосу системы связи CDMA-800. В связи со сложившейся

ситуацией необходимо провести оценку ЭМС этих двух систем.

Из анализа частот EGSM и CDMA в Москве, следует, что излучение

передатчика БС CDMA воздействует на приемник БС EGSM. В свою очередь

излучение передатчика МС EGSM воздействуют на приемник МС CDMA.

При анализе ЭМС проводится расчет для следующих исходных данных:

1. Характеристики передатчика БС CDMA:

Максимальная мощность излучения БС CDMA: PБС CDMA = 17 Вт;

Рабочая частота передатчика БС CDMA: fБС CDMA = 881,25 МГц (г.Москва);

Полоса пропускания на уровне 3 дБ передатчика БС CDMA: 1,2 МГц;

Потери радиочастотного кабеля, включая потери на радиочастотном

разъеме: 3 дБ;

Высота установки антенны передатчика БС CDMA: HБС CDMA =30 m;

КУ секторной антенны передатчика БС CDMA: GБС CDMA = 14 дБ;

Уровень внеполосного излучения БС CDMA при отстройке от несущей на МГц и

более: менее -44 дБ;

2. Характеристики приемника МС CDMA:

. Частота приема МС CDMA: 881,25 МГц (г. Москва);

. Полоса пропускания на уровне 3 дБ приемника МС CDMA: 1,2 МГц;

. Выигрыш в отношении S/(N+I) при использовании кодирования: 23 дБ;

. КУ антенны приемника МС CDMA: GМС CDMA = 0 дБ;

. Чувствительность приемника МС CDMA: -120,65 дБ;

. Уровень внутрисистемной помехи в системе CDMA: 8 дБ;

Требуемое отношение S/(N+I) в системе CDMA: 5,5 дБ;

3. Характеристики передатчика МС EGSM:

Мощность излучения МС EGSM: PМС EGSM = 2 Вт;

Несущая частота передатчика МС EGSM: fМС EGSM = 889,6 МГц;

Полоса пропускания на уровне 3 дБ передатчика МС EGSM: 6 МГц;

Уровень внеполосного излучения МС EGSM при отстройке от несущей на 0,5 МГц

и более: менее -60 дБ;

КУ антенны передатчика МС EGSM: GМС EGSM = 0 дБ;

4. Характеристики приемника БС EGSM:

Частота приема БС EGSM: fБС EGSM = 889,6 МГц;

Полоса пропускания на уровне 3 дБ приемника БС EGSM: 6 МГц;

Высота установки антенны приемника БС EGSM: HБС EGSM = 30 м;

КУ секторной антенны приемника БС EGSM: GБС EGSM = 14 дБ;

Чувствительность приемника БС EGSM: -107 дБ;

Требуемое отношение S/(N+I) в системе EGSM: 9 дБ;

5. Условные характеристики трасс распространения сигналов:

Условия распространения сигнала передатчик БС CDMA - приемник БС EGSM:

городская застройка;

Условия распространения сигнала передатчик БС CDMA - приемник МС CDMA:

городская застройка;

Условия распространения сигнала передатчик МС EGSM - приемник МС CDMA:

прямая видимость (распространение в свободном пространстве);

Условия распространения сигнала передатчик МС EGSM - приемник БС EGSM:

городская застройка.

Анализ параметров источников полезного и мешающего сигналов

1. Мощность передатчиков:

Для передатчика БС CDMA:

[pic], дБм;

Для передатчика МС EGSM:

[pic], дБм.

2. Уменьшение уровня мощности мешающего сигнала на гармониках:

Частоты приемника МС CDMA и передатчика МС EGSM примерно равны:

[pic], МГц.

Значит, уменьшение уровня мощности мешающего сигнала на гармониках

отсутствует.

Частоты приемника БС EGSM и передатчика БС CDMA примерно равны:

[pic]МГц.

Значит, уменьшение уровня мощности мешающего сигнала на гармониках

отсутствует.

3. Потери в фидерах:

Для передатчика БС CDMA: 3 дБ.

Для передатчика МС EGSM: 0 дБ.

4. Усиление антенн:

КУ секторной антенны передатчика БС CDMA: GБС CDMA = 14 дБ.

КУ антенны передатчика МС EGSM: GМС EGSM = 0 дБ;

5. Уменьшение уровня мощности для частот передатчика, лежащих вне

рабочей полосы частот.

Уровень внеполосного излучения БС CDMA при отстройке от несущей на 2

МГц и более: менее -44 дБ;

Уровень внеполосного излучения МС EGSM при отстройке от несущей на 0,5

МГц и более: менее -60 дБ;

6. Уменьшение коэффициента усиления антенны передатчика в

направлении рецептора.

Секторная антенна БС CDMA должна обеспечивать примерно одинаковое

усиление во всех направлениях, в т.ч. и направлении на БС EGSM.

Следовательно, уменьшение КУ антенны БС CDMA принимаем равное 0 дБ.

Антенна МС является всенаправленной, поэтому уменьшение КУ антенны МС

EGSM принимаем равным 0 дБ.

Итоговые данные по уровню эффективно передаваемой мощности.

С помощью расчета параметров передатчиков, полученные результаты

сводятся в таблицу. Для нахождения результата необходимо сложить все строки

таблицы.

Расчет уровня эффективной передаваемой мощности.

|Пара сигнал - |БС EGSM |МС CDMA |

|помеха | | |

| |МС EGSM |БС CDMA |БС CDMA |МС EGSM |

|Параметры |Сигнал |Помеха |Сигнал |Помеха |

Потери энергии на трассе распространения радиоволн

8, 9. Медианные и дифракционные потери.

Для трассы БС CDMA - БС EGSM.

Определим потери на трассе распространения по формулам Hata:

h 1 = h2 = 30м - высоты антенн БС.

Hm = min(h1, h2) = 30 м, Hb = max(h1, h2) = 30 м.

Для r > 0,1 км, городская застройка, f = 881,25 МГц:

[pic];

[pic];

[pic]

[pic]

?=1 при r < 20 км;

[pic] , при 20 < r < 100 км

т.к. берем расстояние между БС меньше 20 км, то ? = 1;

L = 69,6 + 26,2 log(f) - 13,82log(max{30; Hb })+

+ ? [44,9-6,55log(max{30;Hb})]logr-a(Hm)-b(Hb)

L = 69,6+26,2 log(881,25) - 13,821og(30)+1[44,9 - 6,551og(30)]log(r) -

31,6;

L = 69,6 + 77,2 - 20,4 + 35,2log(r) - 31,6;

L = 94,8 + 35,2 log(rБС).

Где rБС - расстояние между базовыми станциями CDMA и EGSM, км.

Для трассы распространения МС EGSM - БС EGSM.

Определим потери на трассе распространения по формулам Хаты:

Городская застройка f=889,6 МГц, h1=30 м - высота расположения антенны

Страницы: 1, 2, 3