способ радиосвязи
Классы МПК: | H04B7/26 из которых по меньшей мере одна передвижная |
Автор(ы): | Приходько В.В., Панов В.П. |
Патентообладатель(и): | Приходько Виктор Владимирович, Панов Владимир Петрович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-07-09 публикация патента:
10.02.2004 |
Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах мобильной связи. Технический результат заключается в увеличении емкости сотовой связи, экономии частотного ресурса, уменьшении внутрисистемных помех, обеспечении ЭМС. Для этого отведенные для каждой ячейки частоты преднамеренно подразделяют на несколько групп, не содержащих одинаковых частот, приемопередающие устройства для каждой группы частот радиопокрывают путем вложения одна в другую зоны с квазиподобными непересекающимися контурами. Доступ абонентских терминалов (AT) к радиоканалам (РК) осуществляют в первую очередь с приоритетом к радиоканалам группы частот, радиопокрывающих самую внутреннюю в ячейке зону, и при их недоступности, в случае нахождения AT вне этой зоны или в ней, но при полностью занятых РК этой группы, AT последовательно, также с приоритетом допускают к РК этой группы частот с уменьшением на единицу номерами. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Способ радиосвязи в системе связи, основанной на принципе повторного использования частот, построенной в виде N ячеек с базовой станцией в каждой и площадями ячеек 0,i, где i изменяется от 1 до N, покрывающих в совокупности всю обслуживаемую территорию, с обеспечением радиосвязью абонентских терминалов, находящихся в пределах ячейки своей базовой станции, и с функциональным соединением всех базовых станций с общим центром коммутации и передачей обслуживания центром коммутации от одной базовой станции к другой при перемещении абонентских терминалов из одной ячейки в другую, при котором приемопередающими устройствами i-й базовой станции и соответственно абонентских терминалов, находящихся в пределах i-й ячейки, по Мi радиоканалам из отведенных для работы системы связи полос частот передают и принимают сигналы радиосвязи, в совокупности радиопокрывают всю площадь S0,i i-й ячейки, с повторением необходимого количества полос частот, используемых в i-й ячейке, через несколько ячеек по схеме, обеспечивающей требуемую соканальную электромагнитную совместимость, осуществляя посредством выделения радиоканалов доступ абонентских терминалов к радиоканалам заданным порядком, отличающийся тем, что в каждой i-й ячейке приемопередающими устройствами базовой станции, подразделенными на j-е группы, где j изменяется от 0 до Кi, а Кi могут быть неодинаковыми для разных ячеек, передают и принимают сигналы радиосвязи по радиоканалам из j-х групп полос частот, не содержащих одинаковых полос частот, выделенных из отведенных для работы системы связи Мi полос частот, в совокупности радиопокрывая площади i-й ячейки и j-х зон, вложенных одна в другую с контурами, квазиподобными контуру радиопокрытия i-й ячейки, без пересечения друг с другом и с контурами радиопокрытия других ячеек, прилегающих к i-й ячейке, причем сигналами радиосвязи по радиоканалам на j-х группах полос частот в совокупности радиопокрывают только j-е зоны i-й ячейки с площадями Sj,i, удовлетворяющими условию Ski,i<...Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области связи, а более конкретно к способам радиосвязи в системе связи, основанной на принципе повторного использования частот с множественным доступом. Рост числа операторов и абонентов сотовой связи обостряет проблему рационального использования частотного ресурса, а это требует разработки новых способов повышения эффективности повторного использования частот. Изобретение позволяет увеличить емкость любой системы связи при заданном количестве отведенных для работы системы полос частот или обеспечить заданную емкость системы меньшим количеством полос частот, т.е. сэкономить частотный ресурс, повысить качество связи и увеличить в целом технико-экономическую эффективность системы с учетом всех компонентов, влияющих на ее технические показатели и полную стоимость. Заявляемое изобретение относится к системе сотовой связи, построенной в виде совокупности ячеек, покрывающих обслуживаемую территорию. Упрощенно ячейку представим в виде шестиугольника, в центре которого находится БС, обслуживающая все абонентские терминалы (AT) в пределах своей ячейки. При перемещении AT из одной ячейки в другую происходит передача его обслуживания от одной БС к другой. Все БС системы замыкаются по крайней мере на один центр коммутации (ЦК), который управляет всей системой и осуществляет выход в другие системы связи. Общее управление работой ЦК и системой в целом производится от центрального контроллера, входящего в состав ЦК и имеющего мощное математическое обеспечение, включающее перепрограммируемую часть. Реальные контуры (границы) ячеек имеют вид неправильных кривых, зависящих от условий распространения и затухания радиоволн, и не являются четко определенными, положение БС также лишь приближенно совпадает с центром ячейки. Для пояснения сущности изобретения рассмотрим упрощенную схему сотовой связи, представленную на чертеже. Принцип повторного использования частот это основной принцип системы сотовой связи, позволяющий существенно повышать емкость системы и заключающийся в использовании в близких одна относительно другой ячейках разных полос частот и в их повторении через несколько ячеек. В практике сотовой связи применяют три основных метода множественного доступа - совместного использования ограниченного участка спектра частот многими пользователями: с частотным, временным и кодовым разделениями каналов связи (например, патент РФ, кл. Н 04 В 7/26, 2104615). Также используют скачкообразную перестройку частот (патент РФ, кл. тот же, 2119255). Для любого множественного доступа емкость системы с повторным использованием полос частот повышают несколькими основными способами:1) Переходят к цифровой обработке информации и более совершенному методу доступа - от частотного к временному и кодовому. 2) Повышают повторяемость частот, уменьшая зоны обслуживания отдельных БС (дробление ячеек) и увеличивая плотность их размещения в районах с интенсивным трафиком. Этого достигают сокращением мощности излучения как БС, так и AT, снижением высоты подвеса антенн и увеличением угла наклона их диаграммы направленности (М.В.Ратынский. Основы сотовой связи. М.: Радио и связь, 2000, стр.82; Технологии и средства связи, 2002, 2, стр.40). 3) Для уменьшения потока передач обслуживания, вызванного дроблением, предполагается использование многоуровневых систем построения сети с обслуживанием в макросотах быстро перемещающихся AT, а в микросотах - малоподвижных AT. При малом трафике ячейки не дробят, а укрупняют. 4) Применяют многосекторные БС (по 3, 6, 9, 12 секторов) с использованием в секторах направленных антенн (патент РФ Н 04 В 7/26, 2172072). 5) Изредка используют адаптивное назначение каналов при частотном и временном разделении каналов. В этом случае частотный ресурс не отводится заранее определенным образом между ячейками кластера, а весь или частично находится в оперативном распоряжении ЦК, который выделяет их для пользования базовой станцией по мере поступления вызовов, т.е. в соответствии с реальным трафиком, но при соблюдении необходимого территориально-частотного разноса (например, М. В. Ратынский, цит. , стр. 83; патент РФ, кл. Н 04 В 7/26, 2154901). 6) Расширяют отведенные полосы частот, но это мало полезный путь. Для повышения помехоустойчивости системы базовые станции с одинаковыми полосами частот удаляют друг от друга на расстояние, обеспечивающее заданный уровень соканальных, внутрисистемных помех (М.В. Ратынский. Основы сотовой связи. М. , Радио и связь, 2000, раздел 2.4.2). Известен способ повышения помехоустойчивости, в котором на БС, создающих взаимные помехи и по отношению друг к другу являющихся мешающими, устанавливают активные ретрансляторы и AT с автоматической регулировкой мощности передачи сигналов, расположенные вблизи чужой мешающей БС, принимают и передают сигналы, переизлученные ретрансляторами, диапазон частот которых совпадает с рабочим диапазоном частот AT, соответственно, от своей и к своей БС (патент РФ, кл. тот же, 2161866). Известные способы радиосвязи направлены на увеличение емкости и уменьшение внутрисистемных помех систем связи. Однако быстрота развития сотовой связи и капиталовложения в ее создание и эксплуатацию столь велики, что требуется постоянное дальнейшее развитие, усовершенствование, поиск дополнительных возможностей повышения технико-экономической эффективности систем связи. В качестве прототипа выбран известный способ радиосвязи (М.В. Ратынский. Основы сотовой связи. М. : Радио и связь, 2000, стр.20-24, 48-54, 65) в системе связи, основанной на принципе повторного использования частот, построенной в виде N ячеек с базовой станцией в каждой и площадями ячеек 0,i, где i изменяется от 1 до N, покрывающих в совокупности всю обслуживаемую территорию, с обеспечением радиосвязью абонентских терминалов, находящихся в пределах ячейки, своей базовой станцией, функциональным соединением всех базовых станций с общим центром коммутации и передачей обслуживания центром коммутации от одной базовой станции к другой при перемещении абонентских терминалов из одной ячейки в другую, при котором приемопередающими устройствами i-й базовой станции и, соответственно, абонентских терминалов, находящихся в пределах i-й ячейки, по Mi радиоканалам из отведенных для работы системы связи полос частот передают и принимают сигналы радиосвязи, в совокупности радиопокрывая всю площадь i-й ячейки, с повторением необходимого количества полос частот, используемых в i-й ячейке, через несколько ячеек по схеме, обеспечивающей требуемую соканальную электромагнитную совместимость, осуществляя средством выделения радиоканалов доступ абонентских терминалов к радиоканалам заданным порядком. Недостатком прототипа по сравнению с заявленным способом является то, что он не предоставляет дополнительных возможностей увеличения емкости и уменьшения внутрисистемных помех систем связи, экономии частотного ресурса и поэтому не позволяет увеличить технико-экономическую эффективность системы связи. Предложен способ радиосвязи в системе связи, основанной на принципе повторного использования частот, построенной в виде N ячеек с базовой станцией в каждой и площадями ячеек 0,i, где i изменяется от 1 до N, покрывающих в совокупности всю обслуживаемую территорию, с обеспечением радиосвязью абонентских терминалов, находящихся в пределах ячейки, своей базовой станцией, функциональным соединением всех базовых станций с общим центром коммутации и передачей обслуживания центром коммутации от одной базовой станции к другой при перемещении AT из одной ячейки в другую, при котором приемопередающими устройствами i-й базовой станции и, соответственно, AT, находящихся в пределах i-й ячейки, по Mi радиоканалам из отведенных для работы системы связи полос частот передают и принимают сигналы радиосвязи, в совокупности радиопокрывая всю площадь i-й ячейки, с повторением необходимого количества полос частот, используемых в i-й ячейке, через несколько ячеек по схеме, обеспечивающей требуемую соканальную электромагнитную совместимость, осуществляя средством выделения радиоканалов доступ абонентских терминалов к радиоканалам заданным порядком, отличающийся тем, что преднамеренно в каждой i-й ячейке приемопередающими устройствами своей базовой станции, подразделенными на j-е группы, где j изменяется от 0 до Ki, a Ki могут быть неодинаковыми для разных i-х ячеек, передают и принимают сигналы радиосвязи по радиоканалам из j-х групп полос частот, не содержащих одинаковых полос частот, выделенных из отведенных для работы системы связи полос частот, в совокупности радиопокрывая ими i-ю ячейку и j-е зоны, вложенные в контур радиопокрытия i-й ячейки и одна в другую, с контурами, квазиподобными контуру радиопокрытия i-й ячейки, без пересечения друг с другом и с контурами радиопокрытия других ячеек, прилегающих к i-й ячейке, причем сигналы радиосвязи по радиоканалам из j-х групп полос частот в совокупности покрывают только j-е зоны i-й ячейки, с площадями Sj,i, удовлетворяющими условию Ski,i<...
1) Имеется система связи, содержащая три БС с 3-элементной схемой повторения полос частот, и каждой БС отведено 10 частот. По традиционному способу радиосвязи имеем 30 каналов на 30 частот или 1 канал на 1 частоту. По ЗС в каждой БС пусть выделено 2 группы частот по 5 частот в каждой (5 - во "внутренней" зоне радиопокрытия и 5 - во "внешней"), причем "внешние" группы имеют 3-элементную схему повторения частот, а "внутренние" - одинаковые для всех БС. Тогда система связи будет иметь те же 30 каналов, но уже на 53+5= 20 частотах, или по 1,5 канала на 1 частоту. 2) Система связи по 1 примеру, но "внутренняя" группа содержит 7 частот, а "внешняя" - 3 частоты. Тогда система связи будет иметь те же 30 каналов, но уже на 33+7=16 частотах, или 1,875 канала на 1 частоту. 3)Увеличение количества БС при тех же условиях сохраняет то же число каналов на 1 частоту. 4) Система радиосвязи построена в виде 7-элементных кластеров по 3 частоты в каждом элементе, итого 21 канал на 21 частоту, или 1 канал на частоту. По ЗС пусть "внутренняя" группа имеет 1 частоту и 3-элементную схему повторения частот, а "внешняя" группа имеет 2 частоты и 7-элементную схему повторения частот. Тогда система связи будет иметь те же 21 канал, нона 27+13=17 частотах, или 1,235 канала на частоту. Высвободившиеся при применении ЗС группы частот из отведенных для работы системы связи можно добавить в наиболее напряженные участки территории с интенсивным трафиком. Соответственно, сократятся стоимость и затраты на эксплуатацию системы связи. Заявленный способ радиосвязи универсален и может быть применен в комбинации с другими способами при использовании на БС как антенн с круговой диаграммой направленности, так и секторных антенн, а также и в многоуровневых схемах повторения сотовой сети связи. Отметим также следующее достаточно важное обстоятельство. При создании сети сотовой связи из-за высоких капиталовложений операторы на начальных этапах строительства своих систем стремятся обеспечить максимальную зону радиопокрытия при еще небольшом количестве AT. Дальнейшее наращивание абонентской емкости путем увеличения количества БС, их секторизации и умножения числа каналов происходит уже после ввода системы в эксплуатацию. Такой подход требует простого увеличения количества ППУ БС, но он может повлечь за собой полное изменение структуры их антенно-фидерного оборудования (АФО). Чтобы свести к минимуму затраты на модернизацию АФО, включающее не только собственно стоимость аппаратуры, но и достаточно трудоемкие монтажные работы, необходимо на начальном этапе проектирования сети предусмотреть пути дальнейшего развития системы в целом и возможности изменения структуры отдельных БС. Применение заявленного способа радиосвязи позволяет в значительной степени уменьшить эти трудности, а в ряде случаев устранить их. Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа радиосвязи обеспечивают появление новых свойств, не достигаемых в прототипе и аналогах. Проведенный анализ позволил установить: аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа связи условию "новизны". Результаты поиска известных решений в области связи с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного способа радиосвязи, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение указанного результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".
Класс H04B7/26 из которых по меньшей мере одна передвижная