ПОМЕХОУСТОЙЧИВАЯ СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ Российский патент 2001 года по МПК H04B7/26 

Изобретение относится к области радиосвязи, а более конкретно к системам сотовой и радиальной связи, использующим абонентские терминалы с автоматической регулировкой мощности (АРМ) передаваемого радиосигнала.

Известен способ снижения взаимных помех между базовыми станциями и абонентскими терминалами различных систем сотовой связи, заключающийся в увеличении частотного разнесения между рабочими диапазонами систем связи как на приеме, так и на передаче до величины, обеспечивающей выполнение норм по электромагнитной совместимости (ЭМС) двух систем связи (см. Быховский М.А., Дудукин С. Н. , Тихвинский В.О. Нормы частотно-территориального разноса РЭС сотовых сетей связи стандартов IS-95 и AMPS/DAMPS, стр. 72-80, Труды конференции "CDMA-800 в России", Кипр, Лимассол, ноябрь 1998 г.)[1].

Недостаток рассмотренного способа заключается в том, что практическая возможность по увеличению частотного разнесения между рабочими диапазонами различных систем связи, как правило, отсутствует из-за ограниченности частотных ресурсов. Поэтому в случае взаимного расположения базовых станций разных систем связи, например, на удалении, близком к границе зоны обслуживания базовой станции, не обеспечивается допустимый уровень взаимных помех между базовой станцией одной сети и близко от нее расположенными абонентскими терминалами другой сети.

Известен способ снижения внутрисистемной интерференции в мобильной системе связи, включающей базовые станции и абонентские терминалы, заключающийся в измерении мешающего воздействия на базовой станции и предоставлении абоненту для обслуживания канала с отношением сигнал/помеха выше порогового уровня (см. патент США 5548807 от 20.08.96, H 04 B 7/26; H 04 Q 7/20. Mobile communication system comprising base station each having omnidirectional antenna for reception of interference wave) [2].

Недостаток способа заключается в том, что положительный эффект достигается за счет неэффективного использования емкости базовой станции, поскольку сама помеха не устраняется, а только выбирается лучший канал из тех, что не поражены помехой. Кроме того, рассмотренный способ не может быть использован для снижения межсистемных помех.

Известен способ снижения взаимных помех между базовыми станциями и абонентскими терминалами двух систем сотовой связи, имеющими разнесенный рабочий диапазон частот, заключающийся в расположении базовых станций одной системы в местах установки базовых станций другой системы (см. Авдеева Л.В., Муратов Е.С. Особенности частотно-территориального планирования и особенности ЭМС при создании сети беспроводного доступа на основе технологии CDMA в Москве и Московской области., стр. 27-30, Труды конференции "CDMA-800 в России", Кипр, Лимассол, ноябрь 1998 г.)[3]. Этот способ выбран в качестве прототипа заявляемого изобретения. На фиг.1 приведена схема, иллюстрирующая принцип действия этого способа. Здесь БС1 и БС2 - базовые станции различных сетей, расположенные в одном и том же месте; А1 и А2 - приемно-передающие антенны БС1 и БС2 соответственно; М - мачта; АТ1, АТ2 - абонентские терминалы с автоматической регулировкой мощности (АРМ) передачи, расположенные вблизи места установки БС; f1, f2 - частоты передачи БС1 и БС2 соответственно, равные частотам приема АТ1 и АТ2 соответственно; f1- δ, f2-δ - частоты передачи АТ1 и АТ2 соответственно, равные частотам приема БС1 и БС2 соответственно.

Поскольку АТ1 и АТ2 расположены на близком расстоянии от своих БС, то мощности передаваемых ими сигналов снижаются за счет действия механизмов АРМ и поэтому влияние помехового воздействия со стороны АТ1 на приемник чужой БС2 и АТ2 на приемник БС1 (имеющее место за счет частичного перекрытия спектров сигналов различных систем связи, фиг.2) не приводит к ухудшению качества связи. С другой стороны, выходные сигналы БС1 и БС2 за счет частичного перекрытия спектров используемых ими сигналов являются сильными помехами соответственно для АТ2 и АТ1, находящимися вблизи этих БС. Однако в то же самое время на входы приемников АТ1 и АТ2 действуют полезные сигналы высокого уровня от своей рядом расположенной БС. Поэтому отношение полезный сигнал/помеха на входах приемников АТ1 и АТ2 остается высоким и действие помехи не приводит к ухудшению качества связи.

Недостаток данного способа заключается в том, что во многих случаях невозможно разместить базовые станции разных систем в одних и тех же местах установки или в непосредственной близости друг к другу, что связано как с техническими, так и административными причинами. Технический результат, достигаемый представленным в данной заявке изобретением, заключается в повышении качества связи в сети и пропускной способности базовых станций. Для этого на двух или более базовых станциях систем радиосвязи, создающих взаимные помехи и по отношению друг к другу являющихся мешающими, или вблизи них располагают активные ретрансляторы сигналов с дуплексным разнесением частот приема и передачи, диапазон частот которых устанавливают таким образом, чтобы он совпадал с диапазоном частот мешающей базовой станции, при этом абонентские терминалы с АРМ передачи сигналов, расположенные вблизи "чужой" базовой станции, принимают и передают сигналы, переизлученные активными ретрансляторами, диапазон частот которых совпадает с рабочим диапазоном частот абонентского терминала, соответственно от своей и к своей базовой станции.

На прилагаемых чертежах 1-3 приведены:
- схема реализации прототипа (фиг. 1);
- графики взаимовлияния базовых станций и абонентских терминалов (фиг. 2);
- схема устройства, представляющего реализацию изобретения (фиг. 3).

Заявляемый способ реализуется с помощью устройства, изображенного на фиг. 3, при этом основные элементы устройства обозначены следующим образом:
БС1, БС2 - базовые станции, принадлежащие сетям с различными системами радиосвязи соответственно и удаленные друг от друга на расстояние R, близкое к радиусу зоны обслуживания каждой базовой станции;
А1, А2 - приемопередающие антенны БС1 и БС2 соответственно;
М1, М2 - антенные мачты БС1 и БС2 соответственно;
АТ1, АТ2 - абонентские терминалы с АРМ передачи, расположенные на краях зоны обслуживания своих базовых станций БС1 и БС2 соответственно и в непосредственной близости от БС другой системы связи;
f1, f2 - частоты передачи БС1 и БС2 соответственно, равные частотам приема АТ1 и АТ2 соответственно;
f1-δ, f2-δ - частоты передачи АТ1 и АТ2 соответственно, равные частотам приема БС1 и БС2 соответственно;
Р1, Р2 - активные ретрансляторы сигналов с дуплексным разнесением частот приема и передачи БС1, АТ1 и БС2, АТ2 соответственно;
Д1, Д2 - донорские антенны активных ретрансляторов Р1 и Р2 соответственно с узкими диаграммами направленности;
С1, С2 - сервисные антенны активных ретрансляторов Р1 и Р2 соответственно с широкими диаграммами направленности.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии ретранслятора Р1 вблизи БС2 абонентские терминалы АТ1, находящиеся на удалении R у границы зоны обслуживания своей БС1, принимают сигналы низкого уровня на частоте f1 и излучают максимальную мощность на частоте передачи f1-δ. Поскольку спектры сигналов передачи АТ1 на частоте f1-δ и сигналов приема БС2 на частоте f2-δ перекрываются (например, огибающая спектров наиболее широко используемых в мобильной связи сигналов с цифровой фазовой модуляцией типа QPSK, OQPSK, π/4 QPSK и т.п. имеет форму вида - квадратный корень из "приподнятого" косинуса (фиг.2), а часть АТ1 находится вблизи приемника БС2, то в данной ситуации со стороны близкорасположенных АТ1 действуют максимальные помехи на приемник БС2. Одновременно из-за перекрытия спектров сигнала передачи БС2 на частоте f2 и сигналов приема АТ1 на частоте f1 имеет место максимальное влияние помехи со стороны передачи БС2 на слабые приемные сигналы близкорасположенных АТ1.

Аналогичные влияния испытывают приемник БС1 от передатчиков близкорасположенных АТ2 и приемники близкорасположенных АТ2 от передатчика БС 1.

В результате влияния взаимных помех между БС1 и близкорасположенными АТ2 (БС2 и АТ1) уменьшается отношение сигнал/шум на приемниках базовых станций (для всех без исключения абонентских терминалов зоны обслуживания, работающих с БС1 и БС2) и абонентских терминалов, расположенных вблизи мешающей БС. Как следствие, ухудшается качество связи для всех абонентских терминалов зоны обслуживания, работающих по линии "вверх" (абонентский терминал - своя базовая станция), блокировки на базовых станциях, пораженных помехой каналов, в случае превышения помехи над установленным порогом и ухудшается качество связи по линии "вниз" для абонентских терминалов, расположенных вблизи мешающей БС.

При наличии дуплексного активного ретранслятора Р1 в месте расположения БС2 или вблизи него слабый сигнал от БС1 на частоте f1 в месте расположения АТ1 усиливается ретранслятором и излучается с высоким уровнем вблизи БС2. Поэтому отношение сигнал/помеха на приеме АТ1, находящихся на границе зоны обслуживания своей БС1 в зоне действия ретранслятора Р1, повышается, что приводит к повышению качества связи на близкорасположенных АТ1. Одновременно выходной сигнал передатчика от близкорасположенных АТ1 на частоте f1-d усиливается ретранслятором Р1, что приводит за счет действия АРМ к снижению уровня сигнала передатчика на АТ1 и снижению уровня влияния помехи от этого сигнала на приемник БС2. В результате повышаются качество связи линии "вверх" на БС2 для всех обслуживаемых ею абонентских терминалов АТ2 в зоне обслуживания, а также пропускная способность БС2.

Аналогичные эффекты улучшения отношения сигнал/шум достигаются на приеме БС1 и АТ2 в результате установки дуплексного активного ретранслятора сигналов от БС2 и АТ2 на частотах соответственно f2 и f2-d, что приводит к повышению качества связи линии "вверх" на БС1 для всех абонентов АТ1 зоны обслуживания, повышению пропускной способности БС1, а также к повышению качества связи для близкорасположенных к ней АТ2.

Использование донорских антенн Д1 и Д2 с узкими диаграммами направленности на активных ретрансляторах Р1 и Р2 позволяет достичь требуемой электромагнитной развязки с приемопередающими антеннами соответственно БС2 и БС1. Использование сервисных антенн С1 и С2 с широкими диаграммами направленности обеспечивает формирование круговой зоны обслуживания абонентских терминалов АТ1 и АТ2 вблизи соответствующих ретрансляторов Р1 и Р2.

Таким образом, только одновременная установка по одному активному ретранслятору на краю своей зоны обслуживания в месте расположения мешающей БС или в непосредственной близости от нее обеспечивает достижение положительного эффекта - повышения качества связи для всех абонентов в каждой системе и пропускной способности каждой базовой станции.

При практической реализации изобретения обеспечивается заданный уровень межсистемных помех при произвольном расположении базовых станций двух систем связи относительно друг друга, уменьшается защитный частотный интервал между системами и увеличивается количество рабочих каналов на освободившихся участках диапазона.

Изобретение относится к системам сотовой и радиальной связи, использующим абонентские терминалы с автоматической регулировкой мощности (АРМ) передаваемого радиосигнала. Технический результат заключается в повышении качества связи в сети и пропускной способности базовых станций посредством размещения на двух или более базовых станциях систем радиосвязи, создающих взаимные помехи и по отношению друг к другу являющихся мешающими, или вблизи них активных ретрансляторов сигналов с дуплексным разнесением частот приема и передачи, диапазон частот которых устанавливают таким образом, чтобы он совпадал с диапазоном частот мешающей базовой станции, при этом абонентские терминалы с АРМ передачи сигналов, расположенные вблизи "чужой" базовой станции, принимают и передают сигналы, переизлученные активными ретрансляторами, диапазон частот которых совпадает с рабочим диапазоном частот абонентского терминала, соответственно от своей и к своей базовой станции. Реализация изобретения обеспечивает заданный уровень межсистемных помех при произвольном расположении базовых станций двух систем связи относительно друг друга, уменьшает защитный частотный интервал между системами и увеличивает количество рабочих каналов на освободившихся участках диапазона. 2 с. и 1 з.п ф-лы, 3 ил.

1. Способ повышения помехоустойчивости взаимно мешающих систем радиосвязи, имеющих разнесенный рабочий диапазон частот, отличающийся тем, что на базовых станциях систем радиосвязи, создающих взаимные помехи и по отношению друг к другу являющихся мешающими, или вблизи их устанавливают активные ретрансляторы сигналов с дуплексным разнесением частот приема и передачи, абонентские терминалы с автоматической регулировкой мощности передачи сигналов, расположенные вблизи чужой мешающей базовой станции, принимают и передают сигналы, переизлученные активными ретрансляторами, диапазон частот которых совпадает с рабочим диапазоном частот абонентского терминала соответственно от своей и к своей базовой станции. 2. Устройство повышения помехоустойчивости взаимно мешающих систем радиосвязи, имеющих разнесенный рабочий диапазон частот, отличающееся тем, что на базовых станциях систем радиосвязи, создающих взаимные помехи и по отношению друг к другу являющихся мешающими, или вблизи их устанавливают активные ретрансляторы сигналов с сервисной антенной и донорской антенной и с дуплексным разнесением частот приема и передачи для переизлучения сигналов к абонентским терминалам с автоматической регулировкой мощности передачи сигналов, диапазон частот которых совпадает с диапазоном частот абонентского терминала соответствующей системы радиосвязи, и от них. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве сервисной антенны активного ретранслятора сигналов используют антенну, имеющую широкую диаграмму направленности, а в качестве донорской антенны активного ретранслятора сигналов используют антенну, имеющую узкую диаграмму направленности.