Изобретение относится в общем к подвижным системам связи, а более конкретно к системе приемопередающей станции с разбиением на многочисленные секторы в подвижной системе связи.
Система сотовой подвижной связи включает в себя множество базовых приемопередающих станций (БППС (BTS)), предназначенных для предоставления услуг подвижной связи в подвижных станциях, которые перемещаются в пределах конкретной зоны сотовой ячейки, и центр коммутации подвижных абонентов (ЦКП (MSC)), подсоединяющий БППС к коммутируемой телефонной сети общего пользования (КТСОП (PSTN)).
Система сотовой подвижной связи включает в себя метод, который позволяет многочисленным абонентам одновременно использовать услуги подвижной связи за счет эффективного улучшения и управления использованием различных частот, распределенных среди абонентов. Методом, который позволяет эффективно использовать частоты, прежде всего является метод деления на сотовые ячейки, и разбиение на секторы является основным методом деления на сотовые ячейки. Разбиение на секторы влечет за собой деление сотовой ячейки сектора на три равные части путем разнесения трех антенн на угол 120o по часовой стрелке и против часовой стрелки. Подвижная станция соединена с секторной антенной как БППС.
В патенте US N 5428818 "Способ и устройство для уменьшения помех в канале радиосвязи системы сотовой связи" раскрыт метод обслуживания различных зон обслуживания (секторов с помощью регулировки секторной антенны центрального базового пункта связи).
На фиг. 1a изображена структура трехсекторной БППС, и на фиг. 1b изображена зона обслуживания, согласно методу деления сотовой ячейки, известному из предшествующего уровня техники. Как изображено на чертеже, первая антенна 110 обслуживает сектор α 115, вторая антенна 120 обслуживает сектор β 125, а третья антенна 130 обслуживает сектора γ 135. Антенны 110, 120, 130 являются направленными антеннами, разнесенными на 120o относительно друг друга.
При делении сотовой ячейки на секторы, в которых используются направленные антенны БППС (фиг. 1a и 1b), каждая антенна обслуживает одну третью часть сотовой ячейки, таким образом уменьшая помехи на одну треть. Соответственно, полная пропускная способность системы увеличивается приблизительно в три раза. Однако, с учетом боковых лепестков, возникающих при излучении антенной электромагнитной волны, эффективность составляет приблизительно 85%, таким образом увеличивая пропускную способность системы приблизительно в 2,55 раза.
Как установлено выше, деление на сотовые ячейки представляет собой способ увеличения пропускной способности системы за счет создания зон обслуживания (покрытия) в пределах сотовой ячейки, где число абонентов может быть больше, чем число абонентов в пределах той же самой зоны обслуживания (покрытия) без разбиения на секторы, и с высоким уровнем качества обслуживания. Однако, когда сохраняется использование имеющихся выделенных частот или когда число абонентов резко увеличивается, возможно, что три сектора не смогут обслужить всех абонентов.
При попытке решения этой проблемы в случае, если сотовая ячейка увеличивается, зона обслуживания сотовой ячейки уменьшается и взаимные помехи имеют тенденцию к увеличению. В дальнейшем для повышения эффективности системы необходимо снова проводить оптимизацию системы, используя соответственно дополнительное разбиение на секторы сотовой ячейки и добавление дополнительных БППС и антенн. При выполнении этих рекомендаций становятся заметными дополнительные затраты, связанные с поддержкой системы, например, при аренде дополнительных помещений здания для размещения дополнительного оборудования подвижной связи в системе подвижной связи и при закупке дополнительных БППС. Поэтому известные методы разбиения на секторы не могут увеличить число секторов для увеличения пропускной способности системы в системе подвижной связи без размещения дополнительного оборудования подвижной связи в системе подвижной связи.
Для решения проблем, связанных с методами разбиения на секторы, известными из предшествующего уровня техники, настоящее изобретение предусматривает систему базовой приемопередающей станции с разбиением на многочисленные секторы, позволяющую увеличить общее количество абонентов, которое можно одновременно разместить в сотовой ячейке, и уменьшить или предусмотреть любые дополнительные затраты, которые входят в дополнительное подразделение сотовой ячейки.
Согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, система базовых приемопередающих станций с разбиением на многочисленные секторы для увеличения пропускной способности системы в подвижной системе связи за счет разбиения на секторы зоны обслуживания базовых приемопередающих станций, охватывающих конкретную зону обслуживания в пределах сотовой ячейки. Система базовых приемопередающих станций с разбиением на многочисленные секторы включает в себя первую базовую приемопередающую станцию, имеющую первую узконаправленную антенну, вторую узконаправленную антенну и третью узконаправленную антенну, причем первая, вторая и третья антенны разнесены на 60o относительно друг друга, и вторую базовую приемопередающую станцию, имеющую четвертую узконаправленную антенну, пятую узконаправленную антенну и шестую узконаправленную антенну, причем четвертая, пятая и шестая антенны разнесены на 60o относительно друг друга. Первая базовая приемопередающая станция и вторая базовая приемопередающая станция разнесены на 180o относительно друг друга.
Антенны с первой по шестую имеют ширину диаграммы направленности 45 - 60o. Первая и вторая антенны имеют структуру базовой приемопередающей станции для сотовой ячейки, действующей во всех направлениях, и, в частности, для сотовой ячейки с тремя секторами. Первая базовая приемопередающая станция и вторая базовая приемопередающая станция расположены в пункте связи, использующем одну антенную мачту для обеих базовых приемопередающих станций.
Второй предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает систему базовых приемопередающих станций с разбиением на многочисленные секторы для увеличения пропускной способности системы в системе подвижной связи за счет разбиения на секторы зон обслуживания базовых приемопередающих станций, покрывающих конкретную зону обслуживания в пределах сотовой ячейки. Система базовых приемопередающих станций с разбиением на многочисленные секторы включает в себя первую базовую приемопередающую станцию, имеющую первую узконаправленную антенну, вторую узконаправленную антенну и третью узконаправленную антенну, причем первая, вторая и третья антенны разнесены на 120o относительно друг друга, и вторую базовую приемопередающую станцию, имеющую четвертую узконаправленную антенну, пятую узконаправленную антенну и шестую узконаправленную антенну, причем четвертая, пятая и шестая антенны разнесены на 120o относительно друг друга. Первая базовая приемопередающая станция и вторая базовая приемопередающая станция разнесены на 60o относительно друг друга.
Антенны с первой по шестую имеют ширину диаграммы направленности 45 - 60o. Первая антенна и вторая антенна имеют структуру базовой приемопередающей станции для сотовой ячейки, действующей во всех направлениях, и, в частности, для сотовой ячейки с тремя секторами. Первая базовая приемопередающая станция и вторая базовая приемопередающая станция размещены в пункте связи, использующем одну антенную мачту для обеих базовых приемопередающих станций.
Третий предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает систему базовых приемопередающих станций с разбиением на многочисленные секторы для увеличения пропускной способности системы в системе подвижной связи за счет разбиения на секторы зоны обслуживания базовых приемопередающих станций, охватывающих конкретную зону обслуживания в пределах сотовой ячейки. Станция базовых приемопередающих станций с разбиением на многочисленные секторы включает в себя первую базовую приемопередающую станцию, имеющую первую узконаправленную антенну, вторую узконаправленную антенну и третью узконаправленную антенну, причем первая, вторая и третья антенны разнесены на 120o относительно друг друга, и вторую базовую приемопередающую станцию, имеющую четвертую узконаправленную антенну, пятую узконаправленную антенну и шестую узконаправленную антенну, причем четвертая, пятая и шестая антенны разнесены на 120o относительно друг друга. Первая и вторая базовые приемопередающие станции расположены в пункте связи посредством выравнивания диаграммы направленности антенн первой и второй базовых приемопередающих станций. Первая и вторая базовые приемопередающие станции сконфигурированы таким образом, что они имеют различные зоны обслуживания относительно друг друга.
Антенны с четвертой по шестую находятся ниже по вертикальной оси относительно антенн с первой по третью или антенны с четвертой по шестую имеют угол наклона больший, чем антенны с первой по третью, так что зона обслуживания первой базовой приемопередающей станции больше или шире, чем зона обслуживания второй базовой приемопередающей станции. Антенны с первой по шестую имеют ширину диаграммы направленности 95 - 120o, и первая базовая приемопередающая станция обслуживает зону с большим расстоянием конкретной зоны обслуживания (покрытия), и вторая базовая приемопередающая станция обслуживает зону с малым расстоянием конкретной зоны обслуживания (покрытия). Первая базовая приемопередающая станция и вторая базовая приемопередающая станция расположены в пункте связи, использующем одну антенную мачту для обеих базовых приемопередающих станций. Первая антенна и вторая антенна имеют структуру базовой приемопередающей станции для сотовой ячейки, действующей во всех направлениях, и, в частности, для сотовой ячейки с тремя секторами.
Сущность изобретения иллюстрируется ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг. 1a изображает схему, иллюстрирующую структурную конфигурацию базовой приемопередающей станции с тремя секторами, согласно предшествующему уровню техники;
Фиг. 1b изображает схему, иллюстрирующую зону обслуживания базовой приемопередающей станции с тремя секторами, известной из предшествующего уровня техники (фиг. 1a);
Фиг. 2a изображает схему, иллюстрирующую первый вариант осуществления устройства для разбиения на многочисленные секторы сотовой ячейки, согласно настоящему изобретению;
Фиг. 2b изображает схему, иллюстрирующую зону обслуживания устройства по фиг. 2a;
Фиг. 3a изображает схему, иллюстрирующую второй вариант осуществления устройства для разбиения на многочисленные секторы сотовой ячейки, согласно настоящему изобретению,
Фиг. 3b изображает схему, иллюстрирующую зону обслуживания устройства по фиг. 3a;
Фиг. 4a изображает схему, иллюстрирующую третий вариант осуществления устройства для разбиения на многочисленные секторы сотовой ячейки, согласно настоящему изобретению;
Фиг. 4b изображает схему, иллюстрирующую зону обслуживания устройства по фиг. 4a;
Фиг. 5 изображает схему, иллюстрирующую профиль конфигурации антенны третьего варианта осуществления и соответствующих зон обслуживания (покрытия).
Настоящее изобретение предусматривает разделение на многочисленные секторы сотовой ячейки подвижной системы связи, предпочтительно подвижной системы связи с множественным доступом с кодовым разделением каналов (МДКР (CDMA)), с использованием множества 45- или 60-градусных узконаправленных антенн вместо существующих 120- или 95- градусных антенн для сотовой ячейки с тремя секторами. То есть настоящее изобретение предусматривает способы разбиения на секторы или деления сотовой ячейки с помощью использования существующей базовой приемопередающей станции (БППС) с разбиением на многочисленные секторы.
Согласно первому предпочтительному варианту осуществления устройство с разбиением на многочисленные секторы для сотовой ячейки, согласно настоящему изобретению, две БППС для трех секторов, имеющих 90-120-градусные узконаправленные антенны, располагаются в том же самом месте или пункте связи, то есть располагаются на той же самой антенной мачте того же самого здания и так далее, и антенны заменяют на 60- или 45-градусные антенны. Кроме того, антенны разнесены на 60o относительно друг друга, таким образом каждая БППС может обслуживать зону обслуживания (покрытия) сотовой ячейки с углом охвата 180o. Две БППС разнесены на 180o относительно друг друга. Соответственно, полную зону обслуживания сотовой ячейки, обслуживаемой с помощью двух БППС, делят на шесть секторов, причем один сектор имеет веерообразную форму, а две БППС являются конечными точками связи.
Согласно второму предпочтительному варианту осуществления устройство с разбиением на многочисленные секторы для сотовой ячейки, согласно настоящему изобретению, две БППС для трех секторов, имеющие 45-60-градусные узконаправленные антенны, располагаются в том же самом месте или пункте связи. Антенны разнесены на 120o относительно друг друга. Две БППС разнесены на 60o относительно друг друга. Соответственно, полная зона обслуживания сотовой ячейки, обслуживаемая двумя БППС, делится на шесть секторов, причем один сектор имеет веерообразную форму, а две БППС являются конечными точками связи.
Согласно третьему предпочтительному варианту осуществления устройство для разбиения на многочисленные секторы для сотовой ячейки, согласно настоящему изобретению, две обычные БППС для трех секторов, использующие 120- градусные антенны, располагаются в том же самом месте или пункте связи. Полная зона обслуживания разделена на внутреннюю зону обслуживания и внешнюю зону обслуживания с помощью регулировки угла наклона каждой антенны. Соответственно, полная зона обслуживания, которую обслуживают с помощью двух БППС, делится на шесть секторов, то есть на три внутренних сектора и на три внешних сектора.
Ниже приводится описание работы трех вышеупомянутых предпочтительных вариантов осуществления. На фиг. 2a показан первый предпочтительный вариант осуществления устройства для разбиения на многочисленные секторы сотовой ячейки, согласно настоящему изобретению, и на фиг. 2b показана соответствующая зона обслуживания. Как изображено на чертеже, устройство включает в себя первую БППС, имеющую первую антенну 210, вторую антенну 220, и третью антенну 230, и вторую БППС, имеющую четвертую антенну 240, пятую антенну 250 и шестую антенну 260.
Первая антенна 210 обслуживает сектор α 215, вторая антенна 220 обслуживает сектор β 225 и третья антенна 230 обслуживает сектор γ 235. Четвертая антенна 240 обслуживает сектор α′ 245, пятая антенна 250 обслуживает сектор β′ 255 и шестая антенна 260 обслуживает сектор γ′ 265. Антенны 210, 220, 230, 240, 250, 260 являются 45-60-градусными направленными антеннами, и они разнесены на 60o относительно друг друга.
Поэтому первая БППС имеет первую антенну 210, вторую антенну 220 и третью антенну 230 для обслуживания сектора α 215, сектора β 225 и сектора γ 235. Вторая БППС имеет четвертую антенну 240, пятую антенну 250 и шестую антенну 260 для обслуживания сектора α′ 245, сектора β′ 255 и сектора γ′ 265. Диапазон, который БППС может обслужить, составляет 0 - 180o, и перераспределение каналов связи между секторами, т.е. гибкое перераспределение каналов связи, происходит внутри этого диапазона.
Кроме того, гибкое перераспределение каналов связи происходит на границах первой и второй БППС, как на границе сектора α 215 и сектора γ′ 265 и на границе сектора α′ 245 и сектора γ 235.
На фиг. 3a показан второй предпочтительный вариант осуществления устройства для разбиения на многочисленные секторы сотовой ячейки, согласно настоящему изобретению, и на фиг. 3b показана соответствующая зона обслуживания. Как изображено на чертежах, устройство включает в себя первую БППС, имеющую первую антенну 310, вторую антенну 320 и третью антенну 330, и вторую БППС, имеющую четвертую антенну 340, пятую антенну 350 и шестую антенну 360.
Первая антенна 310 обслуживает сектор α 315, вторая антенна 320 обслуживает сектор β 325, и третья антенна 330 обслуживает сектор γ 335. Четвертая антенна 340 обслуживает сектор α′ 345, пятая антенна 350 обслуживает сектор β′ 355, и шестая антенна 360 обслуживает сектор γ′ 365. Антенны 310, 320, 330, 340, 350, 360 являются 45-60-градусными направленными антеннами, и каждая антенна первой БППС 310, 320, 330 разнесена на 120o относительно друг друга. Каждая антенна второй БППС 340, 350, 360 также разнесена на 120o относительно друг друга. Первая и вторая БППС разнесены на 60o относительно друг друга, делая возможным гибкое перераспределение каналов связи, которое имеет место между каждым из секторов.
Второй предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения с установленной выше структурой (фиг. 3a и 3b) делает невозможным более гибкое перераспределение каналов связи, то есть перераспределение каналов связи между двумя секторами в той же самой БППС. Например, на фиг. 3b показано, что секторы первой БППС и секторы второй БППС не находятся рядом друг с другом, и, соответственно, более гибкое перераспределение каналов связи не может происходить.
На фиг. 4a показан третий предпочтительный вариант осуществления устройства для разбиения на многочисленные секторы сотовой ячейки, согласно настоящему изобретению, и на фиг. 4b показана соответствующая зона обслуживания. Как изображено на чертежах, устройство включает в себя первую БППС, имеющую первую антенну 410, вторую антенну 420, и третью антенну 430, и вторую БППС, имеющую четвертую антенну 440, пятую антенну 450 и шестую антенну 460.
Первая антенна 410 обслуживает сектор α 415, вторая антенна 420 обслуживает сектор β 425, и третья антенна 430 обслуживает сектор γ 435. Четвертая антенна 440 обслуживает сектор α′ 445, пятая антенна 450 обслуживает сектор β′ 455, и шестая антенна 460 обслуживает сектор γ′ 465. Антенны 410, 420, 430, 440, 450, 460 являются 95-120-градусными направленными антеннами. Направленность антенн двух БППС является одинаковой.
Первая БППС сконфигурирована так, что антенны установлены подобно известному способу (фиг. 1), на основе конфигурации макросотовой ячейки. Вторая БППС сконфигурирована как микросотовая ячейка для размещения абонентов соседней зоны действия. То есть высота антенн 440, 450, 460 по вертикальной оси второй БППС ниже, чем у антенн 410, 420, 430 первой БППС, или угол наклона антенн второй БППС устанавливается для зон 415, 425, 435 обслуживания первой БППС больше, чем у зоны обслуживания 445, 455, 465 второй БППС.
На фиг. 5 изображен профиль конфигурации антенны третьего варианта осуществления и соответствующие зоны обслуживания. Как изображено на чертежах, антенны 410, 420, 430 первой БППС расположены выше по вертикальной оси, чем антенны 440, 450, 460 второй БППС, таким образом разделяя зоны обслуживания.
Третий предпочтительный вариант осуществления, имеющий вышеописанную структуру, позволяет выполнить обслуживание за счет деления зоны обслуживания сотовой ячейки в шести зонах обслуживания (покрытия). То есть зона с малым расстоянием cконфигурирована с сектором α′ 445, сектором β′ 455 и сектором γ′ 465, и зона с большим расстоянием сконфигурирована с сектором α 415, сектором β 425 и сектором γ 435. Устройство имеет более низкую степень разбиения на секторы, чем БППС с тремя секторами, известную из предшествующего уровня техники (фиг. 1a и 1b). Однако устройство по настоящему изобретению позволяет разместить большее число абонентов во всей системе подвижной связи.
Структура с шестью секторами, согласно настоящему изобретению с первого по третий варианты осуществления, позволяет получить более высокую степень разбиения на секторы.
Настоящее изобретение предусматривает следующие преимущества: во-первых, можно сократить дополнительные расходы, связанные с добавлением дополнительного оборудования к системе подвижной связи вследствие размещения двух БППС в том же самом месте или пункте связи, причем каждая БППС имеет три узконаправленные антенны. Поэтому можно провести оптимизацию системы без необходимости расширения сотовой ячейки.
Во-вторых, настоящее изобретение позволяет повысить качество вызова и гарантирует непрерывность вызова за счет предоставления возможности выполнения гибкого перераспределения каналов связи между теми же самыми выделенными частотами, тогда как в системах, известных из предшествующего уровня техники, негибкое перераспределение каналов связи часто возникает из-за выделения различных частот между БППС и вследствие неустойчивости при распределении абонентов в системе связи.
Хотя изобретение допускает различные модификации и альтернативные формы, его конкретные варианты осуществления показаны здесь посредством примера на чертежах и в подробном описании. Однако следует понимать, что конкретные раскрытые формы не ограничивают изобретение, а напротив, полностью охватывают модификации, эквивалентные и альтернативные варианты, без отклонения от сущности и объема изобретения в том виде, как оно раскрыто в прилагаемой формуле изобретения.
Система базовых приемопередающих станций (БППС) с разбиением на многочисленные секторы зон обслуживания указанных станций в пределах сотовой ячейки используется в системах подвижной связи. Достигаемый технический результат - увеличение пропускной способности системы. Названная система включает в себя первую и вторую БППС, имеющие по три узконаправленные антенны каждая, разнесенные относительно друг друга. Первая и вторая БППС расположены в одном пункте связи и используют одну антенную мачту. Варианты изобретения отличаются как углом разнесения антенн БППС, так и структурой самих БППС. 3 с. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.
10. Система по п.9, отличающаяся тем, что антенны с четвертой по шестую расположены ниже по вертикальной оси относительно антенн с первой по третью.
US 5428818 А, 27.06.1995 | |||
RU 94009148 А1, 27.10.1995 | |||
US 5509014 А, 16.04.1996 | |||
US 5678187 А, 14.10.1997 | |||
Бесколесный шариковый ход для железнодорожных вагонов | 1917 |
|
SU97A1 |
Авторы
Даты
2001-08-10—Публикация
1999-06-22—Подача