Настоящее изобретение относится к способу распределения сдвигов псевдошумового (ПШ) пилот-сигнала в цифровой мобильной системе связи и, в частности, к способу распределения сдвигов ПШ пилот-сигнала, который обеспечивает повышение эффективности повторного использования сдвигов ПШ пилот-сигнала.
Предшествующий уровень техники
В общем случае в связи с тем, что частотные ресурсы в мобильных системах связи ограничены, такие частотные ресурсы должны использоваться повторно. В современных аналоговых мобильных системах связи различные частоты выделяются мобильному устройству и базовой станции. Частоты, используемые для мобильного устройства и для базовой станции, подразделяются на две группы: блок A и блок B.
На фиг. 1A иллюстрируются частоты передачи и номера каналов для мобильных устройств, а на фиг. 1B - частоты передачи и номера каналов для базовых станций. В такой аналоговой мобильной системе связи 42 канала настройки и 624 речевых канала распределяются так, как показано в табл. 1.
Ввиду конечного характера частотного спектра, концепция повторного использования применяется в мобильных системах связи путем выделения различных частот соседним ячейкам и одной и той же частоты ячейкам, удаленным одна от другой. Как показано на фиг. 2, ячейка CS1 и соседняя с ней ячейка CS2 используют различные частоты, в то время как ячейка CS1 и удаленная от нее ячейка CS3 используют одну и ту же частоту. В данном случае ячейки CS1 и CS3 должны быть довольно значительно удалены друг от друга, чтобы не вызывать появления взаимных помех от совмещенного канала.
Расстояние D повторного использования частоты, например, между ячейками CS1 и CS2, которое обеспечивает возможность повторного использования одного и того же частотного канала, может быть определено из соотношения
где К - эффективность повторного использования частоты, a R - радиус ячейки.
K=i2+I'j+j2 (2)
где I - расстояние между соседними ячейками (например, CS1 и CS2), a j - расстояние между ячейками, использующими одну и ту же частоту канала (например, CS1 и CS3).
Расстояние D повторного использования частоты зависит от числа ячеек с совпадающим каналом в непосредственной близости от данной ячейки, формы географической территории, высоты антенны, передаваемой мощности в каждой ячейке и желательного отношения полезной мощности на несущей к мощности взаимных помех (C/I). Если расстояние D повторного использования частоты уменьшается, то эффективность К повторного использования частоты увеличивается, и одновременно увеличиваются помехи от совмещенного канала. Следовательно, задачей является получение минимального числа K, которое все еще обеспечивает требуемое качество обслуживания. Если D = 3,46R, то K = 4; если D = 4,6R, то K = 7; если D = 6R, то K = 12; и если D = 7,55R, то K = 19. В общем случае используется схема повторного использования частоты, характеризуемая параметрами D = 4,6R, K = 7.
Вышеописанный способ распределения частот для аналоговой мобильной системы связи не пригоден для использования в цифровой мобильной системе связи. В общем случае цифровая мобильная система связи множественного доступа с кодовым разделением (МДКР) каналов использует ПШ коды пилот-сигналов. Поскольку имеется ограниченное число, например 512 (от 0 до 511), ПШ кодов пилот-сигналов, то все базовые станции не могут иметь различные ПШ коды пилот-сигналов. При обеспечении повторного использования ПШ кодов пилот-сигналов в этих обстоятельствах, если приращение для пилот-сигнала снижается, то эффективность повторного использования кода пилот-сигнала возрастает, в то время как различия по ПШ коду и сдвигу ПШ кода между соседними базовыми станциями уменьшаются, что в результате приводит к взаимным помехам. С другой стороны, если приращение пилот-сигнала увеличивается, то разность сдвигов ПШ сигналов соседних базовых станций уменьшается, тем самым снижая взаимные помехи, но в то же время эффективность повторного использования кода пилот-сигнала падает.
Обычный способ распределения частоты для аналоговой мобильной системы связи не может быть применен при распределении ПШ кодов в цифровой мобильной системе связи. Это связано с тем, что обычный способ учитывает только расстояние повторного использования, в то время как в цифровой мобильной системе связи должна учитываться как разность сдвигов, вызванная задержкой, так и расстояние повторного использования.
В цифровой мобильной системе связи не устанавливается конкретная схема повторного использования для такого способа распределения кодов пилот-сигнала. В общем случае повторное использование приращения пилот-сигнала устанавливается равным 10 или 12, а расстояние повторного использования устанавливается равным 6R (где R - радиус действия базовой станции), чтобы предотвратить взаимные помехи.
Однако при использовании приращения пилот-сигнала, равного 10, в трехсекторной цифровой мобильной системе идентичный код ПШ пилот-сигнала используется в каждой 17-й базовой станции, что приводит к уменьшению эффективности повторного использования и к возможным взаимным помехам. При использовании параметра приращения пилот-сигнала, равного 12, расстояние повторного использования максимально равно 6,25 R. В этом случае, если все ячейки имеют одинаковую выходную мощность передачи и один и тот же радиус, то на плоской территории, в смысле условий распространения волн, не существует взаимных помех между ячейками, совместно использующими идентичные коды пилот-сигнала. Однако при осуществлении оптимизации реальной беспроводной системы следует учитывать, что каждая базовая станция имеет различную выходную передаваемую мощность, что радиусы ячеек не одинаковы, и условие распространения сигнала по линии визирования должно дополняться сигналом, задержанным вследствие многолучевого характера распространения на 6R и более. Результатом этого могут быть дефекты связи при переключении каналов связи между базовыми станциями и при установлении связи по вызову.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание способа распределения квадратурного кода, используемого для канала пилот-сигнала базовой станции, в цифровой мобильной системе связи.
Другой задачей настоящего изобретения является создание оптимального способа выделения кода пилот-сигнала базовой станции с учетом расстояния повторного использования для схемы повторного использования и сдвига, обусловленного задержками.
Еще одной задачей изобретения является создание способа распределения сдвигов ПШ сигнала для трехсекторных базовых станций, сгруппированных в множество подгрупп в пределах одной группы.
Еще одной задачей изобретения является создание способа распределения сдвигов ПШ сигнала для трехсекторных базовых станций, упорядоченных в одной группе без подгрупп.
Для достижения указанного результата предложен способ выделения сдвига ПШ пилот-сигнала для базовой станции в цифровой мобильной системе связи. В способе распределения сдвигов пилот-сигнала одна группа базовых станций подразделяется на множество подгрупп, при этом множество основных базовых станций и резервных базовых станций, каждая из которых имеет множество секторов, упорядочиваются в каждой из соответствующих подгрупп. Затем сдвиг ПШ пилот-сигнала выделяется каждому сектору так, чтобы разность сдвигов ПШ сигналов между сектором и следующим сектором в той же самой базовой станции была равна приращению пилот-сигнала, умноженному на число подгрупп в группе, соответственно номерам секторов, разность сдвигов ПШ сигнала между одинаковыми секторами в соответствующих базовых станциях в различных подгруппах соответствовала приращению пилот-сигнала, и разность сдвигов ПШ сигнала между одинаковыми секторами в данной базовой станции и в следующей базовой станции в одной и той же подгруппе была равна числу подгрупп, умноженному на число секторов в базовой станции и умноженному на приращение пилот-сигнала.
В соответствии с вторым аспектом настоящего изобретения одна группа подразделяется на множество подгрупп и множество основных базовых станций и резервных базовых станций, каждая из которых имеет множество секторов, упорядочиваются в каждой из соответствующих подгрупп. Затем сдвиг ПШ пилот-сигнала выделяется каждому сектору так, чтобы разность сдвигов ПШ сигнала между сектором и следующим сектором в той же самой базовой станции была равна приращению пилот-сигнала, умноженному на число подгрупп в группе и умноженному на число базовых станций в подгруппе, за вычетом числа подгрупп, не имеющих сдвигов ПШ сигнала в их последних базовых станциях, умноженного на приращение пилот-сигнала, соответственно номерам секторов, разность сдвигов ПШ сигнала между одинаковыми секторами в соответствующих базовых станциях в различных подгруппах соответствовала приращению пилот-сигнала и разность сдвигов ПШ сигнала между одинаковыми секторами в данной базовой станции и в следующей базовой станции в одной и той же подгруппе была равна числу подгрупп в группе, умноженному на приращение пилот-сигнала.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения каждая из множества базовых станций подразделяется на множество секторов и базовые станции упорядочиваются последовательно от самого внутреннего ряда до самого внешнего ряда с центром в опорной базовой станции в единой группе. Затем сдвиг ПШ пилот-сигнала присваивается каждому сектору так, что разность ПШ сдвигов между сектором и следующим сектором в той же самой базовой станции равна приращению пилот-сигнала, соответственно номерам секторов, и разность сдвигов ПШ сигнала между одинаковыми секторами в текущей базовой станции и следующей базовой станции равна числу секторов в базовой станции, умноженному на приращение пилот-сигнала.
В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения каждая из множества базовых станций подразделяется на множество секторов и базовые станции упорядочиваются последовательно от самого внутреннего ряда до самого внешнего ряда с центром в опорной базовой станции в единой группе. Затем сдвиг ПШ пилот-сигнала присваивается каждому сектору так, что разность ПШ сдвигов между сектором и следующим сектором в той же самой базовой станции равна приращению пилот-сигнала, умноженному на число базовых станций, соответственно номерам секторов, и разность сдвигов ПШ сигнала между одинаковыми секторами в текущей базовой станции и следующей базовой станции равна приращению пилот-сигнала.
В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения каждая из множества базовых станций подразделяется на множество секторов и базовые станции упорядочиваются непоследовательно от самого внутреннего ряда до самого внешнего ряда с центром в опорной базовой станции в единой группе. Затем сдвиг ПШ пилот-сигнала присваивается каждому сектору так, что разность ПШ сдвигов между сектором и следующим сектором в той же самой базовой станции равна приращению пилот-сигнала соответственно номерам секторов, и разность сдвигов ПШ сигнала между одинаковыми секторами в текущей базовой станции и следующей базовой станции равна числу секторов в базовой станции, умноженному на приращение пилот-сигнала.
В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения каждая из множества базовых станций подразделяется на множество секторов и базовые станции упорядочиваются непоследовательно от самого внутреннего ряда до самого внешнего ряда с центром в опорной базовой станции в единой группе. Затем сдвиг ПШ пилот-сигнала присваивается каждому сектору так, что разность ПШ сдвигов между сектором и следующим сектором в той же самой базовой станции равна приращению пилот-сигнала, умноженному на число базовых станций, соответственно номерам секторов, и разность сдвигов ПШ сигнала между одинаковыми секторами в текущей базовой станции и следующей базовой станции равна приращению пилот-сигнала.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1A и 1B - иллюстрации распределений частот каналов в аналоговой мобильной системе связи;
Фиг. 2 - диаграмма для вычисления расстояния повторного использования для обычной мобильной системы связи;
Фиг. 3 - блок - схема устройства для генерирования пилот-сигнала в цифровой мобильной системе связи;
Фиг. 4 - иллюстрация тактирования последовательности ПШ пилот-сигнала;
Фиг. 5 - диаграмма, поясняющая возникновение взаимных помех между двумя базовыми станциями в цифровой мобильной системе связи;
Фиг. 6 - диаграмма, иллюстрирующая повторное использование фазового сдвига ПШ последовательности пилот-сигнала;
Фиг. 7 - диаграмма, иллюстрирующая пример распределения фаз ПШ последовательности пилот-сигнала для цифровой мобильной системы связи;
Фиг. 8 - иллюстрация базовых станций, упорядоченных с использованием подгрупп, для распределения сдвигов ПШ сигнала в цифровой мобильной системе связи в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;
Фиг. 9 - иллюстрация базовых станций, упорядоченных с использованием подгрупп, для распределения сдвигов ПШ сигнала в цифровой мобильной системе связи в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;
Фиг. 10 - иллюстрация базовых станций, упорядоченных без использования подгрупп, для распределения сдвигов ПШ сигнала в цифровой мобильной системе связи в соответствии с третьим и четвертым вариантами осуществления изобретения;
Фиг. 11 - иллюстрация базовых станций, упорядоченных без использования подгрупп, для распределения сдвигов ПШ сигнала в цифровой мобильной системе связи в соответствии с пятым и шестым вариантами осуществления изобретения.
Детальное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
В мобильной системе связи множественного доступа с кодовым разделением (МДКР) каналов, которая относится к следующему поколению цифровых мобильных систем связи, выделение псевдошумового (ПШ) кода пилот-сигнала каждому сектору ячейки является весьма важным при проектировании беспроводной сети. Хотя все сектора в системе МДКР совместно используют одну и ту же частоту при множественном доступе в расширенной полосе с кодовым разделением каналов, в секторах производится расширение по спектру сигналов с помощью соответствующих различных ПШ кодов пилот-сигналов так, чтобы мобильные станции могли выделять информацию с использованием процедуры, обратной операции расширения спектра. Каждому сектору должен быть присвоен ПШ код пилот-сигнала. Однако весьма затруднительно присвоить различные ПШ коды пилот-сигнала всем секторам, ввиду ограниченного числа ПШ кодов пилот-сигнала. Таким образом, ПШ коды пилот-сигнала должны повторно использоваться в различных секторах. Варианты осуществления настоящего изобретения касаются способа выделения ПШ кода пилот-сигнала для минимизации взаимных помех между секторами с учетом факторов, определяющих число ПШ кодов пилот-сигнала, и переупорядочивания определенных ПШ кодов пилот-сигнала.
Пилот- сигнал обеспечивает мобильной станции вхождение в синхронизм по фазе тактирования. Он также действует в качестве опоры для мобильной станции при измерении уровня сигнала базовой станции и обеспечивает информацию идентификации сектора. ПШ коды пилот-сигналов сдвинуты во времени и присвоены секторам. Они могут создавать взаимные помехи вследствие задержек, обусловленных многолучевым характером распространения сигнала. Для предотвращения помех следует учитывать интервал сдвига и метод распределения ПШ кодов пилот-сигнала.
Ниже будет описано следующее: (1) моделирование пилот-сигнала со ссылками на его генерирование и структуру; (2) взаимосвязь между пилот-сигналом и мобильной станцией, когда мобильная станция обрабатывает вызов; (3) процедура получения числа ПШ кодов пилот-сигнала путем вычисления расстояния между различными базовыми станциями, использующими один и тот же ПШ код пилот-сигнала и интервал сдвига ПШ кодов пилот-сигнала; (4) повторное использование определенных ПШ кодов пилот-сигнала; (5) способ распределения ПШ кодов пилот-сигнала в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
1. Моделирование пилот-сигнала со ссылками на его генерирование и структуру
МДКР канал прямой линии связи включает в себя канал пилот-сигнала, канал синхронизации, пейджинговый канал и канал трафика. Каждый канал имеет квадратурный код, определенный функцией Уолша, и синфазный (I) и квадратурный (Q) коды псевдошумовых последовательностей (ПШП) и расширяется по спектру при передаче к мобильной станции с использованием частоты 1,2288 мегаэлементов в секунду (Мэ/с). Пилот-сигнал, генерируемый как показано на фиг. 3, непрерывно передается в каждом канале МДКР для обеспечения поддержания синхронизма мобильной станции.
На фиг. 3 показана блок-схема устройства для генерирования пилот-сигнала в сотовой системе МДКР. Сумматор 31 суммирует входные данные, представляющие собой функцию Уолша, состоящую из всех нулей, с частотой 1,2288 Мэ/с, и выдает выходной результат на сумматоры 32 и 33. Сумматор 32 суммирует выходной сигнал сумматора 31 и синфазную составляющую ПШ пилот-сигнала и выдает суммарное значение на фильтр 34 полосы модулирующих частот. Сумматор 33 суммирует выходной сигнал сумматора 31 и квадратурную составляющую ПШ пилот-сигнала и выдает суммарное значение на фильтр 35 полосы модулирующих частот. Фильтр 34 полосы модулирующих частот отфильтровывает сигнал полосы модулирующих частот из выходного сигнала сумматора 32, подавая его на смеситель 36. Фильтр 35 полосы модулирующих частот отфильтровывает сигнал полосы модулирующих частот из выходного сигнала сумматора 33, подавая его на смеситель 37. Смеситель 36 смешивает выходной сигнал фильтра 34 с гетеродинирующим сигналом cos ωt и выдает результат смешения на сумматор 38. Смеситель 37 смешивает выходной сигнал фильтра 35 с гетеродинирующим сигналом sin ωt и выдает результат смешения на сумматор 38. Сумматор 38 суммирует выходные сигналы смесителей 36 и 37 и выдает суммарное значение на фильтр 39 базовой станции. Фильтр 39 базовой станции выдает сигнал выходной сигнал сумматора 38 в качестве ПШ кода пилот-сигнала для соответствующей базовой станции.
Пилот-сигнал ортогонально расширяется по спектру с помощью нулевой функции Уолша, которая представляет собой немодулированный сигнал с нулями для всех символов. Предположим, что синфазная и квадратурная ПШ последовательности соответственно обозначаются как {CI (0)} и {CQ (0)}, тогда ПШ последовательность синфазного пилот-сигнала с нулевым смещением и ПШ последовательность квадратурного пилот-сигнала с нулевым смещением соответственно могут быть представлены в виде:
ПШ последовательность пилот-сигнала может быть представлена в виде
{CI (k)(I)}= CI 0(I-k), I= ..., -1, 0, 1, ... (3)
На фиг. 4 иллюстрируется генерирование CI (k)(t) из CI (k)(j). ПШ последовательность пилот-сигнала практически представляет собой период 215, полученный путем суммирования "0" с последовательностью сдвигового регистра с линейными обратными связями максимальной длины с периодом (215-1). Для получения модели пилот-сигнала приемник в мобильной станции должен быть полностью синхронизированным с фазой несущей и тогда импульсный отклик по отношению к трассе распространения будет представлен как II(t) с длиной Tc.
Предположим, что CI (0)(t) представляет собой синфазную (I) составляющую пилот-сигнала полосы модулирующих частот с нулевой фазой и с единичной мощностью, причем CI (0)(t) представляет собой последовательность импульсов, выраженную в виде
Поэтому I-составляющая пилот-сигнала с фазой k может быть выражена в виде:
Различия по времени и по мощности между пилот-сигналами секторов являются самыми важными факторами при распределении фаз пилот-сигнала в вышеописанной системе МДКР. Поскольку I и Q - сигналы испытывают влияние одних и тех же явлений по времени и по мощности, то достаточно рассмотреть любой из этих сигналов. Предполагая, что ПШ пилот-сигнал с фазой k был передан от базовой станции и что мощность p равна
γ - коэффициент временной задержки и λ - коэффициент потерь на трассе распространения, конкретный сигнал многолучевого распространения режима МДКР может быть выражен в виде
2. Обработка вызова в мобильной станции
В состоянии инициализации мобильной станции, когда питание включено, мобильная станция выбирает, какую из систем использовать (систему A, систему B, МДКР или AMPS), и первоначально синхронизируется. Если выбрана система МДКР, то мобильная станция захватывает пилот-сигнал при последовательном поиске, который продолжается до тех пор, пока не будет обнаружен конкретный сдвиг пилот-сигнала. Поскольку пилот-сигнал имеет период 215Тc, то временной сдвиг находится в пределах от 0 до 215Tc. Поиск временного сдвига в общем случае производится с приращениями Tc. Если существует только один пилот-сигнал, то время, требуемое на точную синхронизацию мобильной станции, в среднем равно 214Tc. Однако в большинстве областей в системе обнаруживаются один или более пилот-сигналов и время, требуемое для мобильной станции на осуществление поиска пилот-сигнала, может варьироваться в соответствии с разностью фаз между двумя пилот-сигналами в пограничной области. Поэтому выбор надлежащего фазового сдвига в соседнем секторе может снизить время на обнаружение канала пилот-сигнала.
В состоянии канала трафика мобильная станция осуществляет связь с базовой станцией с использованием прямого и обратного каналов трафика и обрабатывает ПШ коды пилот-сигналов, передаваемых от других базовых станций, на следующих этапах: (1) поиск других пилот-сигналов; (2) измерение фаз ПШ пилот-сигналов и (3) проверка наличия пилот-сигналов от других базовых станций, создающих взаимные помехи.
При осуществлении связи с базовой станцией мобильная станция обрабатывает четыре набора каналов пилот-сигнала: набор действующих каналов, набор каналов-кандидатов, набор соседних каналов и набор остальных каналов. Набор активных каналов непрерывно демодулируется в данной мобильной станции, а другие три набора являются вероятными кандидатами на регистрацию и демодуляцию для осуществления переключения каналов связи для мобильной станции. Мобильная станция осуществляет контроль наборов этих каналов. Наборы активных каналов, каналов-кандидатов и соседних каналов делятся соответственно фазовым сдвигам, в то время как наборы остальных каналов разделяются согласно приращениям пилот-сигналов. Это означает, что пилот-сигналы в наборе остальных каналов упорядочены в блоки (64 x приращение пилот-сигнала). Здесь "приращение пилот-сигнала" представляет собой назначенное значение приращения сдвига ПШ сигнала, используемое при распределении сдвигов ПШ сигнала. При увеличении приращения пилот-сигнала число наборов остальных каналов становится меньше и время поиска пилот-сигнала одновременно уменьшается. Это означает, что вероятность нахождения набора пилот-сигналов, достаточно мощных для осуществления переключения каналов связи в реальной ситуации, может быть увеличена. Однако это приводит к ограничению в повышении эффективности, поскольку набор остальных пилот-сигналов довольно незначителен по отношению к другим наборам пилот-сигналов.
На этапе измерения фаз ПШ пилот-сигналов, если мобильная станция находит пилот-сигнал, превышающий заданный уровень T_ADD в децибелах, то она сообщает об уровне и фазе этого пилот-сигнала в базовую станцию посредством сообщения измерения уровня пилот-сигнала. При этом передаваемая фаза вычисляется мобильной станцией в соответствии с уравнением:
ФАЗА_ПШ_ПИЛОТ-СИГН. = ВРЕМЯ_ПРИХОДА+(64хПШ_ ПИЛОТ_СИГН.)мод215
и базовая станция определяет, из какого сектора пришел пилот-сигнал, и начинает процедуру переключения каналов связи.
На этапе проверки наличия мешающих пилот-сигналов от других базовых станций мобильная станция демодулирует каналы трафика прямой линии связи путем когерентного суммирования трех или четырех составляющих многолучевого распространения. Кроме того, поскольку пилот-сигналы от всех базовых станций сдвинуты по времени, пилот-сигналы от других базовых станций могут быть ошибочно приняты за набор активных каналов. Однако корректное распределение фаз ПШ пилот-сигналов позволяет уменьшить такие ошибки.
3. Определение приращения пилот-сигнала.
Приращение пилот-сигнала представляет собой один из параметров, передаваемых от базовой станции к мобильной станции в системе МДКР. Мобильная станция осуществляет поиск пилот-сигнала путем приращения своей фазы на кратную величину приращения пилот-сигнала. Число кодов ПШ пилот-сигнала, выделенных базовым станциям, зависит от приращения пилот-сигнала. Например, если приращение пилот-сигнала равно 12, то базовым станциям выделены 42 (= 512/12) ПШ кодов (0, 12, 14, 36,...).
На фиг. 5 иллюстрируется ситуация взаимных помех, создаваемых пилот-сигналами, между двумя базовыми станциями. Предполагается, что имеются две базовые станции и мобильная станция, находящаяся в точке P, как показано на фиг. 5. При этом необходимо определить приращение пилот-сигнала. Факторы, определяющие приращение пилот-сигнала, определяются следующим образом:
λ: коэффициент потерь на трассе распространения
Pi (i = 1, 2): уровень передаваемой мощности двух базовых станций
ri (i = 1, 2): радиусы действия двух базовых станций, выраженные через элементы пилот-сигнала
si (i = 1, 2): активные окна поиска, выраженные через элементы пилот-сигнала
δi (i = 1, 2): сдвиги фаз ПШ сигнала двух базовых станций, выраженные через элементы пилот-сигнала
В данном случае пилот-сигналы S1(t) и S2(t), передаваемые соответственно двумя базовыми станциями 1 и 2, определяются следующим образом:
Предполагая, что λ1 и tlTc представляют собой потери на трассе распространения и временную задержку для мобильной станции 1 соответственно, а λ2 и t2Tc представляют собой потери на трассе распространения и временную задержку для мобильной станции 2 соответственно, a Y1(t) и Y2(t) - пилот-сигналы, принятые в мобильных станциях 1 и 2, получим:
Если пилот-сигналы обеих станций 1 и 2 передаются с одинаковыми разностями фаз к мобильной станции, размещенной в точке P (фиг. 5), то мобильная станция испытывает помеху со стороны пилот-сигнала от базовой станции 2. Это может быть выражено следующим образом:
Однако пилот-сигнал базовой станции 2 становится весьма слабым в уравнении (9) и, если разница уровней двух пилот-сигналов будет находиться на предварительно определенном уровне или ниже этого уровня, то будут наблюдаться очень незначительные помехи. Отношение мощности двух пилот-сигналов в точке P (фиг. 5) определяется соотношением
Разность сдвигов двух пилот-сигналов, обусловленная задержками на трассе распространения, равна:
m = D (P, P2) - D (P, P1)... (11)
Если D (P, P1)<(r1+s1), то разность сдвигов m пилот-сигналов между двумя базовыми станциями равна:
m ≥ (r1+s1)(10α/10γ)-1 .... (12)
В уравнении (12) m может представлять собой минимальное значение приращения пилот-сигнала. Например, при C/I = 23 дБ, r1=r2 ≤ 25 км = 105 элементов кода, γ = 3, и размере окна поиска, равном 14 элементам кода, значение m будет определено как m ≤ 632, что может быть выражено через целое кратное 64 элементов кода, т.е. через число 640 элементов (или 10 х 64). Таким образом, приращение пилот-сигнала равно 10. Число ПШ кодов пилот-сигнала, полученных в вышеприведенном примере, равно 51 (=512/10), т.е. меньше, чем общее число базовых станций. Поэтому ПШ коды пилот-сигналов должны использоваться повторно.
4. Повторное использование фазовых сдвигов
Если идентичный фазовый сдвиг ПШ последовательности пилот-сигнала используется в двух или более базовых станциях, мобильная станция может испытывать взаимные помехи, создаваемые базовой станцией, использующей тот же самый фазовый сдвиг, и пилот-сигналы, сообщения о которых переданы от мобильных станций, не будут различаться в базовой станции. Обеих этих ситуаций можно избежать за счет территориального разнесения базовых станций, совместно использующих один и тот же фазовый сдвиг ПШ последовательности пилот-сигнала.
На фиг. 6 показана ситуация повторного использования фазового сдвига ПШ последовательности пилот-сигнала. Как показано на фиг.6, базовые станции 1 и 3 имеют одинаковые фазовые сдвиги ПШ последовательностей пилот-сигнала.
Факторы, определяющие повторное использование фазовых сдвигов ПШ последовательности пилот-сигнала для ситуации, показанной на фиг. 6, определяются следующим образом:
ri (i = 1, 2, 3): радиусы действия двух базовых станций, выраженные через элементы пилот-сигнала
D: расстояние, измеренное от базовой станции 1 до базовой станции 3, выраженное через элементы пилот-сигнала
S1: активное окно поиска базовых станций 1 и 3
S2: размер окна поиска набора соседних каналов и набора остальных каналов базовых станций 1 и 3
Мобильная станция, расположенная в зоне действия базовой станции 1, вероятно будет испытывать помехи со стороны пилот-сигнала базовой станции 3, если пилот-сигнал базовой станции 3 присутствует в окне поиска набора активных каналов. Взаимных помех можно избежать, если удовлетворяется соотношение
D ≥ 2r1+S1... (13)
Для того чтобы избежать помехового влияния пилот-сигнала базовой станции 1 на мобильную станцию в зоне действия базовой станции 3, должно удовлетворяться соотношение
D ≥ 2r3+S3... (14)
Для идентификации пилот-сигнала, сообщение о котором передано мобильной станцией, в базовой станции 2, базовые станции 1 и 3 должны быть расположены в пределах зоны приема сигнала от мобильной станции, расположенной в зоне действия базовой станции 2. Для идентификации базовых станций 1 и 3, независимо от местоположения мобильной станции, расположенной в зоне действия базовой станции 2, расстояние между базовыми станциями 1 и 3 должно определяться следующим образом:
D ≥ 2(2r2 + S2) = 4r2 + 2S2... (15)
Например, если все базовые станции имеют один и тот же радиус, определяемый как r элементов кода, и окно поиска набора остальных каналов больше, чем окно поиска набора соседних каналов, и равно г/2, то D, определяемое как минимальное расстояние между базовыми станциями 1 и 3, осуществляющими повторное использование фазовых сдвигов ПШ последовательности пилот-сигнала, определяется следующим образом:
D ≥ 5r... (16)
5. Процедура распределения фаз
Для назначения фазовых сдвигов ПШ последовательности определяются приращение пилот-сигнала, коды пилот-сигнала, расстояние между базовыми станциями, использующими один и тот же фазовый сдвиг пилот-сигнала, а также резервируются ПШ коды пилот-сигналов для дополнительных базовых станций и микроячеек.
Предполагается, что в цифровой мобильной системе связи используются 512 ПШ кодов, причем каждая базовая станция может обслуживать три сектора. В трехсекторной базовой станции три антенны размещены равномерно под углом 120o, причем каждая антенна использует свой собственный сдвиг ПШ сигнала. Таким образом, одна базовая станция использует три сдвига ПШ сигнала. Следовательно, если приращение пилот-сигнала равно 10, то формируется 51 сдвиг пилот-сигнала. Если используются только 39 сдвигов, то остальные 12 сдвигов резервируются для наращивания числа базовых станций.
Фиг. 7 иллюстрирует пример назначения фазовых сдвигов основным базовым станциям. Как показано на фиг. 7, основные базовые станции пронумерованы как 1-13, а номера 14-17 зарезервированы для дополнительных базовых станций. Поэтому данный вариант аналогичен схеме повторного использования частоты (N= 13) для аналоговой мобильной системы связи. Каждой базовой станции выделены сдвиги ПШ сигнала соответственно n х 640, (n+17) х 640 и (n+34) х 640, следовательно, они имеют сектора. Расстояние между базовыми станциями, имеющими один и тот же сдвиг пилот-сигнала, равно 6r или более. Здесь r - радиус действия базовой станции.
Для распределения фаз общее количество 51 различных фазовых сдвигов { 0х640, 1х640, 2х640, 3х640,., 49х640, 50х640} распределено в четыре набора:
Набор 1: {0х640, 1х640 ,..., 19х640, 13х640}
Набор 2: {18х640, 19х640 ,..., 29х640, 30х640}
Набор 3: {35х640, 36х640 ,..., 46х640, 47х640}
Набор 4: остальные 12 фазовых сдвигов
Наборы пилот-сигналов 1-3 используются для основных базовых станций, а набор 4 зарезервирован для базовых станций, не имеющих структуры основных станций. Всем базовым станциям выделены фазовые сдвиги пилот-сигналов набора 1, а разделенным на сектора базовым станциям выделены также наборы 2 и 3. В этом случае сдвиги пилот-сигналов, выделенные четырем соседним секторам, принадлежат различным категориям, что представляет собой идеальный вариант распределения сдвигов пилот-сигналов среди соседних секторов.
В первом и во втором вариантах осуществления изобретения сдвиги ПШ сигналов выделяются с использованием подгрупп, в то время как в вариантах с четвертого по шестой сдвиги ПШ сигналов выделяются без использования подгрупп. В данном случае каждая базовая станция делится на три сектора, т.е. сектор α, сектор β и сектор γ, и использует три ПШ кода. Кроме того, пилот-сигналы для поиска группируются в четыре набора: набор активных пилот-сигналов, набор пилот-сигналов кандидатов, набор соседних пилот-сигналов и набор остальных пилот-сигналов. Фаза ПШ пилот-сигнала определяется согласно выражению
ВРЕМЯ_ПРИХОДА_ПИЛОТ_СИГН. + (64хПШ_ПИЛОТ_СИГН.)мод215
Если приращение пилот-сигнала равно 4, то имеется 128(=512/4) сдвигов ПШ сигнала, если приращение пилот-сигнала равно 10, то имеется 51 (=512/10) сдвиг ПШ сигнала, если приращение пилот-сигнала равно 12, то имеется 42 (= 512/12) сдвига ПШ сигнала.
В первом варианте осуществления изобретения сдвиги ПШ сигнала выделяются базовым станциям так, чтобы выполнялись следующие условия: (1) разность сдвигов ПШ сигнала между сектором α и сектором β базовой станции и между сектором β и сектором γ базовой станции равна величине (приращение пилот-сигнала х число подгрупп в группе), (2) разность сдвигов ПШ сигнала между теми же самыми секторами (например, секторами α) в базовых станциях с одним и тем же номером (например, в базовых станциях 1) различных подгрупп равна приращению пилот-сигнала, (3) разность сдвигов ПШ сигнала между теми же самыми секторами (например, секторами α) в текущей базовой станции и в следующей базовой станции (например, в базовой станции 1 и в базовой станции 2) в той же самой подгруппе равна величине (число подгрупп x число секторов в базовой станции x приращение пилот-сигнала).
Фиг. 8 иллюстрирует первый вариант осуществления настоящего изобретения. Предполагается, что одна группа включает три подгруппы, приращение пилот-сигнала равно 4, расстояние повторного использования равно 10.8r, а одна подгруппа имеет 13 основных базовых станций и одну резервную базовую станцию. Поэтому каждая подгруппа снабжена 39 субячейками 13 основных базовых станций и 3 субячейками резервной базовой станции. Поэтому, если приращение пилот-сигнала равно 4, то всего формируется 128 сдвигов ПШ сигнала. Сдвиги ПШ сигнала делятся на четыре набора, первые три набора используются для трех подгрупп соответственно, а четвертый набор резервируется. В случае, когда базовые станции упорядочены, как показано на фиг. 8, сдвиги ПШ сигналов распределяются между базовыми станциями, как показано в табл. 2.
Во втором варианте осуществления настоящего изобретения сдвиги ПШ сигнала выделяются базовым станциям так, чтобы выполнялись следующие условия: (1) разность сдвигов ПШ сигнала между сектором α и сектором β базовой станции и между сектором β и сектором γ базовой станции равна величине (приращение пилот-сигнала x число подгрупп в группе x число базовых станций в подгруппе - (число подгрупп, не имеющих сдвигов ПШ сигнала в их последних базовых станциях x приращение пилот-сигнала)), (2) разность сдвигов ПШ сигнала между теми же самыми секторами в базовых станциях с одним и тем же номером в различных подгруппах равна приращению пилот-сигнала, (3) разность сдвигов ПШ сигнала между одними и теми же секторами в текущей базовой станции и в следующей базовой станции в той же самой подгруппе равна величине (число подгрупп в группе x приращение пилот-сигнала).
Фиг. 9 иллюстрирует второй вариант осуществления настоящего изобретения. Предполагается, что одна группа включает четыре подгруппы, приращение пилот-сигнала равно 4, расстояние повторного использования равно 10.5r, а одна подгруппа имеет 9 основных базовых станций и две резервные базовые станции. Поэтому каждая подгруппа снабжена 27 субячейками 9 основных базовых станций и 6 субячейками двух резервных базовых станций.
Если базовые станции упорядочены так, как показано на фиг. 9, разность сдвигов ПШ сигнала между сектором α и сектором β базовой станции и между сектором β и сектором γ базовой станции равна 176 (= число 4 подгрупп x число 11 базовых станций x приращение пилот-сигнала, равное 4). Однако поскольку сдвиги ПШ сигнала могут не выделяться последним базовым станциям, т.е. базовым станциям 11, то величина, определяемая как (число подгрупп, не имеющих сдвигов ПШ сигнала в их последних базовых станциях x приращение пилот-сигнала), вычитается из 176. Как показано в таблице 3, с учетом отсутствия сдвигов ПШ сигнала, выделяемых последним базовым станциям подгрупп 3 и 4, разность сдвигов между секторами равна 168 (=176-2х4). Кроме того, разность сдвигов ПШ сигнала между одними и теми же секторами в базовых станциях с одинаковыми номерами различных подгрупп определяется как приращение пилот-сигнала. Например, разность сдвигов ПШ сигнала равна 4 между секторами α базовых станций 1 подгрупп 1 и 2, подгрупп 2 и 3 или подгрупп 3 и 4. Кроме того, разность сдвигов ПШ сигнала между одинаковыми секторами текущей базовой станции и следующей базовой станции в одной и той же подгруппе равна 16 (= число подгрупп x приращение пилот-сигнала, равное 4). Поэтому в случае, когда базовые станции упорядочены, как показано на фиг. 9, сдвиги ПШ распределяются так, как представлено в табл. 3.
В третьем варианте осуществления настоящего изобретения одна группа не имеет подгрупп, приращение пилот-сигнала равно 4, расстояние повторного использования равно 10.5r (фиг. 10). В этом случае при наличии 512 сдвигов ПШ сигнала группа содержит базовые станции 1-37, т.е. 111 субячеек, и резервные базовые станции 38-43, т.е. 18 субячеек.
В соответствии со способом распределения сдвигов ПШ сигнала согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения все базовые станции упорядочены в пределах одной группы, без использования подгрупп. Базовые станции упорядочены в первом ряду, окружающем базовую станцию 1 (здесь называемую опорной базовой станцией). Например, базовые станции 2-7 упорядочены в первом ряду вокруг опорной базовой станции 1, базовые станции 8-19 упорядочены во втором ряду, окружающем первый ряд, и базовые станции 20-37 упорядочены в третьем ряду, окружающем второй ряд. Поэтому базовые станции упорядочены последовательно от внутреннего ряда к внешнему ряду.
Кроме того, сдвиги ПШ сигнала выделяются базовым станциям так, чтобы выполнялись следующие условия: (1) разность сдвигов ПШ сигнала между сектором α и сектором β базовой станции и между сектором β и сектором γ базовой станции равна величине приращения пилот-сигнала, (2) разность сдвигов ПШ сигнала между одними и теми же секторами в текущей базовой станции и в следующей базовой станции равна величине, определяемой как (число секторов в одной базовой станции х приращение пилот-сигнала).
Если базовые станции упорядочены так, как показано на фиг. 10, разность сдвигов ПШ сигнала между сектором α и сектором β базовой станции и между сектором β и сектором γ базовой станции равна приращению пилот-сигнала, т.е. 4. Кроме того, разность сдвигов ПШ сигнала между одними и теми же секторами в текущей базовой станции и в следующей базовой станции равна 12 (=число 3 секторов x приращение пилот-сигнала, равное 4).
В четвертом варианте осуществления настоящего изобретения базовые станции упорядочены так, как показано на фиг. 10.
Как показано на фиг. 10, в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения сдвиги ПШ сигнала выделяются базовым станциям так, чтобы выполнялись следующие условия: (1) разность сдвигов ПШ сигнала между сектором α и сектором β базовой станции и между сектором β и сектором γ базовой станции равна величине, определяемой как (приращение пилот-сигнала x число базовых станций), (2) разность сдвигов ПШ сигнала между одними и теми же секторами в текущей базовой станции и в следующей базовой станции равна величине приращения пилот-сигнала.
В данном варианте число базовых станций, имеющих сдвиги ПШ сигнала, выделенные секторам α, равно 43, число базовых станций, имеющих сдвиги ПШ сигнала, выделенные секторам β, равно 42, а число базовых станций, имеющих сдвиги ПШ сигнала, выделенные секторам γ, равно 42. Разность сдвигов ПШ сигнала между сектором α и сектором β одной и той же базовой станции равна 172 (= приращение пилот-сигнала, равное 4, x число 43 базовых станций), и разность сдвигов ПШ сигнала между сектором β и сектором γ базовой станции равна 168 (=приращение пилот-сигнала, равное 4, x число 42 базовых станций). Кроме того, разность сдвигов ПШ сигнала между одними и теми же секторами в текущей базовой станции и в следующей базовой станции равна величине приращения пилот-сигнала 4.
Поэтому в случае, когда базовые станции упорядочены, как показано на фиг. 10, сдвиги ПШ сигнала, распределенные между секторами базовых станций, имеют значения, представленные в табл. 5.
Со ссылками на фиг. 11 будет описан способ распределения сдвигов ПШ сигнала, соответствующий пятому варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 11, единственная группа не имеет подгрупп, приращение пилот-сигнала равно 4, расстояние повторного использования равно 10.5r. В этом случае при наличии 512 сдвигов ПШ сигнала группа содержит 37 базовых станций 1-37 (т.е. 111 субячеек) и 6 резервных базовых станций 38-43 (т.е. 18 субячеек).
Все базовые станции упорядочены в пределах одной группы без использования подгрупп. Базовые станции 14-19 упорядочены в первом ряду, окружающем базовую станцию 1 (здесь называемую опорной базовой станцией), базовые станции 2-13 упорядочены во втором ряду, окружающем первый ряд, и базовые станции 20-37 упорядочены в третьем ряду, окружающем второй ряд. Таким образом, в пятом варианте осуществления изобретения базовые станции упорядочены непоследовательно от внутреннего ряда к внешнему ряду.
Кроме того, сдвиги ПШ сигнала выделяются базовым станциям так, чтобы выполнялись следующие условия: (1) разность сдвигов ПШ сигнала между сектором α и сектором β базовой станции и между сектором β и сектором γ базовой станции равна величине приращения пилот-сигнала, (2) разность сдвигов ПШ сигнала между одними и теми же секторами в текущей базовой станции и в следующей базовой станции равна величине, определяемой как (число секторов в одной базовой станции x приращение пилот-сигнала).
Если базовые станции упорядочены так, как показано на фиг. 11, разность сдвигов ПШ сигнала между сектором α сектором β одной базовой станции и между сектором β и сектором γ этой же базовой станции равна приращению пилот-сигнала, т. е. 4, а разность сдвигов ПШ сигнала между одними и теми же секторами в текущей базовой станции и в следующей базовой станции равна 12 (= число 3 секторов x приращение пилот-сигнала, равное 4). Поэтому сдвиги ПШ сигнала распределяются между секторами так, как представлено в таблице 4.
Со ссылками на фиг. 11 будет описан способ распределения сдвигов ПШ сигнала, соответствующий шестому варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 11, единственная группа не имеет подгрупп, приращение пилот-сигнала равно 4, расстояние повторного использования равно 10.5r. В этом случае при наличии 512 сдвигов ПШ сигнала группа содержит 37 базовых станций 1-37 (т.е. 111 субячеек) и 6 резервных базовых станций 38-43 (т.е. 18 субячеек).
Все базовые станции упорядочены в пределах одной группы без использования подгрупп. Базовые станции 14-19 упорядочены в первом ряду, окружающем базовую станцию 1 (здесь называемую опорной базовой станцией), базовые станции 2-13 упорядочены во втором ряду, окружающем первый ряд, и базовые станции 20-37 упорядочены в третьем ряду, окружающем второй ряд. Таким образом, в пятом варианте осуществления изобретения базовые станции упорядочены непоследовательно от внутреннего ряда к внешнему ряду.
Кроме того, сдвиги ПШ сигнала выделяются базовым станциям так, чтобы выполнялись следующие условия: (1) разность сдвигов ПШ сигнала между сектором α и сектором β базовой станции и между сектором β и сектором γ базовой станции равна величине, определяемой как (приращение пилот-сигнала x число базовых станций), и (2) разность сдвигов ПШ сигнала между одними и теми же секторами в текущей базовой станции и в следующей базовой станции равна величине приращения пилот-сигнала.
Если базовые станции упорядочены так, как показано на фиг. 11, то число базовых станций, имеющих сдвиги ПШ сигнала, выделенные секторам α, равно 43, число базовых станций, имеющих сдвиги ПШ сигнала, выделенные секторам β, равно 42, а число базовых станций, имеющих сдвиги ПШ сигнала, выделенные секторам γ, равно 42. Разность сдвигов ПШ сигнала между сектором α и сектором β одной и той же базовой станции равна 172 (=приращение пилот-сигнала, равное 4, x число 43 базовых станций) и разность сдвигов ПШ сигнала между сектором β и сектором γ базовой станции равна 168 (=приращение пилот-сигнала, равное 4, x число 42 базовых станций). Кроме того, разность сдвигов ПШ сигнала между одними и теми же секторами в текущей базовой станции и в следующей базовой станции равна величине приращения пилот-сигнала 4.
Поэтому в случае, когда базовые станции упорядочены, как показано на фиг. 11, сдвиги ПШ сигнала, распределенные между секторами базовых станций, имеют значения, представленные в таблице 5.
Как описано выше, способ распределения сдвигов ПШ сигнала для цифровой мобильной системы связи, соответствующий настоящему изобретению, обеспечивает преимущества, состоящие в том, что эффективность повторного использования ПШ кодов пилот-сигнала возрастает, минимизируются взаимные помехи, обусловленные совпадающими кодами пилот-сигналов, а также снижаются обусловленные задержками взаимные помехи между базовыми станциями, которым выделены различные ПШ коды. Кроме того, простота заявленного способа распределения кодов пилот-сигнала облегчает управление сетью мобильной системы связи, в то время как резервирование ПШ кодов пилот-сигналов исключает необходимость модифицирования всей конфигурации распределения ПШ кодов пилот-сигналов при добавлении новых базовых станций.
Предложен способ выделения сдвига псевдошумового (ПШ) пилот-сигнала для базовой станции в цифровой мобильной системе связи. В способе распределения сдвигов пилот-сигнала единая группа подразделяется на множество подгрупп и множество основных базовых станций и резервных базовых станций, каждая из которых имеет множество секторов, упорядочиваются в каждой из соответствующих подгрупп. Затем сдвиг ПШ пилот-сигнала выделяется каждому сектору так, чтобы разность сдвигов ПШ сигнала между сектором и следующим сектором в той же самой базовой станции была равна приращению пилот-сигнала, умноженному на число подгрупп в группе, соответственно номерам секторов, разность сдвигов ПМ сигнала между одинаковыми секторами в соответствующих базовых станциях в различных подгруппах соответствовала приращению пилот-сигнала и разность сдвигов ПШ сигнала между одинаковыми секторами в данной базовой станции и в следующей базовой станции в одной и той же подгруппе была равна числу подгрупп, умноженному на число секторов в базовой станции и умноженному на приращение пилот-сигнала, что и является достигаемым техническим результатом. 6 с. и 6 з.п.ф-лы, 12 ил., 5 табл.
| Способ получения на волокне оливково-зеленой окраски путем образования никелевого лака азокрасителя | 1920 |
|
SU57A1 |
| Огнетушитель | 0 |
|
SU91A1 |
| Домовый номерной фонарь, служащий одновременно для указания названия улицы и номера дома и для освещения прилежащего участка улицы | 1917 |
|
SU93A1 |
| СПОСОБ ЛАБОРАТОРНОЙ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ГОМЕОСТАЗА БОЛЬНЫХ НАРКОТИЧЕСКОЙ И АЛКОГОЛЬНОЙ ЗАВИСИМОСТЬЮ | 2008 |
|
RU2365918C1 |
| Система радиосвязи с однополосной модуляцией сигналов | 1983 |
|
SU1262739A1 |
