СПОСОБ НАТУРНОГО ПОЛУЧЕНИЯ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОН РАДИОПОКРЫТИЯ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ СЕТИ СВЯЗИ Российский патент 2003 года по МПК H04B7/26 

Изобретение относится к системам связи, а точнее - к способам получения исходной информации, необходимой для определения зон радиопокрытия и электромагнитной совместимости (ЭМС) базовых станций (далее - станций) сети подвижной радиосвязи. Изобретение может быть использовано для увеличения технико-экономической эффективности сети связи с учетом всех компонентов, влияющих на ее полную стоимость и технические показатели.

Известны расчетные способы определения ЭМС и зон прямой радиовидимости и радиопокрытия (1. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи. Вып. 1. - М.: Сов. радио, 1977, п.6.3 и П.3; 2. Мобильные системы, 4, 2001, с.47-53; 3. Труды конференции "Развитие IMT-2000 в России". Центр анализа ЭМС НИИР, Тенерифе, декабрь 2001, с.13-18), в которых устанавливают зоны обслуживания абонентов с устойчивым и качественным приемом, в идеале - вне зависимости от местоположения абонента. В этих способах зоны покрытия определяют путем расчета уровней сигнала вдоль трассы распространения с использованием моделей распространения радиоволн и методик расчета, рекомендуемых ГКРЧ и МСЭ-Р. В методике расчета используют исходную информацию, включающую цифровую топогеодезическую карту местности, морфологию поверхности (рельеф, растительность, застройки и т.п.), климатическую зону, среднегодовой уровень осадков, погодные условия и т.п., географические координаты станции, параметры передатчика и приемника, высоты расположения передающей и приемной антенн, требуемое соотношение сигнал/шум на входе приемника для обеспечения заданной вероятности связи и т.п.

При этом определение зон радиопокрытия и оценку ЭМС производят с недостаточной точностью из-за неудовлетворительной точности задания исходной информации и недостаточного ее объема. Для получения гарантированного результата рассчитывают зоны радиопокрытия для наихудших условий распространения электромагнитных волн, а оценку ЭМС производят, напротив, для наилучших условий их распространения. Полученные при этом "опорные" нормы во многих случаях являются избыточными, что приводит к увеличению стоимости сети и необоснованному снижению эффективности использования радиочастотного ресурса. Для исключения избыточности результаты расчета иногда адаптируют путем уточнения исходной информации, причем также расчетными методами, но во многих случаях эта адаптация норм частотно-территориальных планов (ЧТП) не обеспечивает корректного учета реальных условий функционирования радиоэлектронных средств (РЭС).

Таким образом, известные теоретические методы расчета зон покрытия и оценка ЭМС с модельной исходной информацией пригодны для практического проектирования сетей связи лишь в том случае, если обеспечена достаточная согласованность используемых моделей с действительностью. Поэтому возникает необходимость перепроверять расчетные результаты путем проведения натурных измерений для получения объективной информации, необходимой для выбора квазиоптимального распределения номиналов рабочих частот реальных сетей связи. Независимо от применяемого математического метода, используемого для назначения номиналов рабочих частот, исходная информация должна наиболее соответствовать реальности и определяться, "в том числе, с технико-экономической точки зрения оптимально.

Наиболее близким, принятым за прототип способом натурного получения исходной информации для определения зон радиопокрытия и электромагнитной совместимости N произвольно, но упорядоченно, начиная с i=1 до i=N включительно, пронумерованных Ci базовых станций сети связи, находящихся на местности с известными топогеодезическими параметрами ее рельефа и расположенных на ней наземных объектов, в том числе РЭС другого назначения с известными техническими параметрами, является способ, при котором измеряют топогеодезические параметры станций, передают, принимают и регистрируют информационные, например, электромагнитные сигналы (4. Электросвязь. 11, 2000, с.24-28).

Однако в известном способе получают исходную информацию не в полном объеме, поскольку способ не содержит совокупности действий, позволяющих определить дополнительный массив исходной информации, характеризующей, в том числе, взаимовлияние множества станций сети связи и необходимый для более объективного отражения реальной обстановки при работе базовых станций сети связи.

Сущность изобретения направлена на увеличение технико-экономической эффективности сети связи благодаря установлению реальных значений исходных данных для определения зон радиопокрытия и оценки ЭМС и тем самым оптимального использования частотного ресурса.

Отличительная особенность заявляемого изобретения от прототипа заключается в том, что оно позволяет определить совокупность информационных сигналов (так называемую матрицу влияния) множества базовых станций, которая используется в качестве исходной при определении зон радиопокрытия и ЭМС.

Предложен способ натурного получения исходной информации для определения зон радиопокрытия и электромагнитной совместимости N произвольно, но упорядоченно, начиная с i=1 до i=N включительно, пронумерованных Ci базовых станций сети связи, находящихся на местности с известными топогеодезическими параметрами ее рельефа и расположенных на ней наземных объектов, в том числе радиоэлектронных средств другого назначения с известными техническими параметрами, при котором измеряют топогеодезические параметры этих базовых станций, передают, принимают и регистрируют информационные, например, электромагнитные сигналы.

Существенными, отличительными от прототипа признаками являются следующие: начиная с i=1, последовательно для каждого i на станцию Ci и при каждом i последовательно для каждого j, начиная с j=i+1, информационные электромагнитные сигналы передают со станции Cj с места расположения ее антенны, включают приемное устройство, размещаемое в месте расположения антенны станции Ci и при приеме сигналов регистрируют их, а при отсутствии приема сигналов на станции Ci, передаваемых со станции Cj, и при наличии в пространстве между станциями Cj и Ci наземных объектов, например зданий или холмов, из той части наземных объектов, если такая существует, которая является общей для объектов, находящихся, хотя бы и не полностью, в пространствах, простирающихся в сторону радиогоризонтов с одной стороны с места расположения антенны на станции Cj в направлении станции Ci, а с другой стороны - с места расположения антенны на станции Ci в направлении станции Cj, на объекте с наименьшей суммой квадратов расстояний от наиболее высокого возможного места приема сигнала до мест расположения антенн станций Cj и Ci, включают приемное устройство, размещаемое в наиболее высоком возможном месте приема, передают сигналы со станции Cj и при приеме сигналов регистрируют их, затем на это же приемное устройство передают сигналы со станции Ci и при приеме сигналов регистрируют их, и для каждого i указанную совокупность действий заканчивают пo j npи j = N, а действия по i заканчивают при i=N-1.

Другим существенным отличительным признаком является то, что информационные сигналы передают, принимают и регистрируют только для таких пар станций Ci и Cj (i≠j), расчетные зоны радиопокрытия которых имеют пересечение, а при отсутствии пересечений указанные действия выполняются только для пар станций Ci и Cj, в пространстве между указанными зонами которых расположены объекты с расчетными местами возможного приема сигналов с обеих станций.

Также передают информационные сигналы радиочастотного диапазона.

Кроме того, передают информационные сигналы оптического диапазона частот.

Также информационные сигналы передают, принимают и регистрируют в одном случае при наилучших, а в другом случае при наихудших для распространения электромагнитных волн метеорологических условиях.

Ниже изобретение описано более детально со ссылками на чертежи, схематично иллюстрирующие реализацию заявленного способа.

Предлагаемый способ благодаря передаче сигналов, их приему и регистрации по принятой схеме позволяет системно и оптимально получить исходную информацию, необходимую для определения реальных зон радиопокрытия и построения квазиоптимального частотно-территориального плана сети связи. Способ охватывает все основные ситуации - наличие или отсутствие прямой видимости, прием сигнала или его отсутствие в наиболее высоких возможных местах приема на высотных объектах.

На фиг.1-6 показаны схемы, поясняющие последовательную передачу сигналов со станций Cj на станции Ci согласно способу, на фиг.7 показана передача сигнала при прямой видимости между станциями, на фиг.8 - передача сигнала при касании зон покрытия, когда зоны радиопокрытия (они изображены под каждой фиг.) имеют пересечение, на фиг.9 - то же при отсутствии прямой видимости с различным расположением наземных объектов в пространстве между станциями Cj и Ci и отсутствии пересечения зон радиопокрытия. Обозначения на фигурах: Ci и Cj - базовые станции; 0, 01, 02 - объекты, А и С - направления линий прямой видимости в вертикальной плоскости, касающиеся горизонта.

Способ распространяется на сети связи, в которых базовые станции уже смонтированы на данной территории, хотя антенны на них ко времени применения способа еще могут быть не установлены.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Сеть имеет N станций, упорядоченно перенумерованных, начиная с i=1 до i= N, для удобства реализации способа. Топогеодезические параметры станций измерены (фиг.1).

Работа по определению взаимовлияния станций начинается с того, что на станцию С1 передают последовательно со станций С2, С3,...CN с места расположения их антенн, а если последние действуют, то с самих антенн, информационные электромагнитные сигналы, которые принимают в месте расположения или на самой антенне станции С1 (фиг.2, где стрелками показаны передача сигналов на станцию С1 со станций С2,...СN) и регистрируют их.

Затем на станцию С2 передают сигналы со станции С3, С4,...СN, как показано на фиг.3. При этом сигнал со станции С1 на станцию С2 не передают, т.к. передача-прием С2-->С1 эквивалентен С1-->С2 (стрелка это направление передачи) и он уже был зарегистрирован (см. фиг.2).

Далее на станцию С3 передают сигналы со станций С4, C5....CN (фиг.4), соответственно, не передавая С1-->С3 и С2-->С3. Вслед за этим на станцию С4 передают сигналы со станций С5, C6,...CN (фиг.5), соответственно, не передавая С1-->С4, С2-->С4, С3-->С4, и т.д. процесс повторяется, пока не останутся две станции: на станцию CN-1 передают сигнал только со станции CN (фиг. 6). Все принятые сигналы регистрируются и идентифицируются (суммарное число измерений равно (N-1)N/2), станции в этом случае находятся одна от другой в пределах прямой видимости (фиг.7, сплошные прямые линии - касательные, проведенные от антенн к земной поверхности, пунктирные - соединяют антенны станций) и зоны радиопокрытия пересекаются. Возможен случай касания зон радиопокрытия (фиг.8).

Если станции Ci и Cj находятся вне прямой видимости, то регистрируется отсутствие сигнала. В этом случае зоны радиопокрытия не пересекаются (фиг. 9), но в пространстве между станциями Cj и Ci могут находиться наземные объекты (здания, возвышенности) с местом приема, где возможно нахождение абонента. Для суждения об ЭМС станций необходимо обнаружить по крайней мере одно место, в котором возможен прием абонентом сигнала сразу по меньшей мере с двух станций.

Такие места находятся на объектах, находящихся, как это показано на фиг. 9, в области пересечения (совмещения) пространств радиовидимости с мест расположения антенн на станциях Cj и Ci. Причем объекты могут оказаться в этой области как в полной своей размерности, так и только своей частью, неполностью, например, верхними этажами здания или вершиной холма.

Если в указанной области не окажется мест совместного приема сигналов со станций Cj и Ci, то переходят к испытаниям со следующей комбинацией станций, а если объекты с такими местами приема имеются, то из них выбирают объект с наименьшей суммой квадратов расстояний от наиболее высокого возможного места приема сигнала до мест расположения антенн станций Cj и Ci. В таком месте прием сигналов от обеих станций будет наиболее выраженным.

На этом объекте включают приемное устройство, размещаемое в наиболее высоком возможном месте приема, передают сигналы со станций Cj и при приеме сигналов их регистрируют. Затем на это же приемное устройство передают сигналы со станции Ci и при приеме сигналов их также регистрируют.

Для сокращения числа измерений можно принять во внимание расчетные зоны радиопокрытия, полученные до натурных измерений. При этом условии сигналы передают, принимают и регистрируют только для тех пар станций Ci и Cj (i≠j), расчетные зоны радиопокрытия которых имеют пересечение, причем для конкретных сетей связи используют избыточные типовые пессимистические или адаптивные оценки ЧТП [3]. Если расчетные зоны двух станций не пересекаются и не имеют указанных выше объектов между ними, то они заведомо электромагнитно совместимы и нет необходимости производить натурные измерения обмена сигналов между ними. Однако при наличии наземных объектов между этими станциями с возможными местами приема на них сигналов следует, как указывалось, принимать сигналы на том наиболее высоком возможном месте его приема на объекте, которое удовлетворяет указанному выше условию.

Передавать можно информационные сигналы как радиочастотного диапазона, соответствующего используемому в данной сети связи, так и оптического - в некоторых случаях это осуществить проще.

Передача, прием и регистрация информационных сигналов при наилучших для распространения электромагнитных волн метеорологических условиях обеспечивает получение гарантированного результата по ЭМС, а при наихудших условиях, соответственно, для зон радиопокрытия.

Применение заявляемого способа системного накопления массива натурно полученной исходной информации позволяет определить с ее использованием реальные зоны радиопокрытия базовых станций сети связи и выявить станции, взаимодействующие между собой. Благодаря этому эффективно используют радиочастотный ресурс, увеличивают емкость и снижают стоимость сети связи.

Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа обеспечивают появление новых свойств, не достигаемых в прототипе и аналогах.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить: аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию "новизны".

Результаты поиска известных решений в области связи с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного способа, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах мобильной связи. Технический результат заключается в эффективном использовании радиочастотного ресурса, увеличении емкости и снижении стоимости сети связи. Для определения зон радиопокрытия и электромагнитной совместимости, начиная с i=1 до i=N включительно, пронумерованных Ci базовых станций сети связи, находящихся на местности с известными топогеодезическими параметрами ее рельефа и расположенных на ней наземных объектов, измеряют топогеодезические параметры этих базовых станций, передают, принимают и регистрируют информационные, например, электромагнитные сигналы с i=1 последовательно для каждого i на станцию Ci, и при каждом i последовательно для каждого j=i+1 информационные электромагнитные сигналы передают со станции Cj с места расположения ее антенны, включают приемное устройство, а при отсутствии приема сигналов на станции Ci передают со станции Cj - в направлении станции Ci. 4 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Способ натурного получения исходной информации для определения зон радиопокрытия и электромагнитной совместимости N произвольно, но упорядоченно, начиная с i = 1 до i = N включительно, пронумерованных Ci базовых станций сети связи, находящихся на местности с известными топогеодезическими параметрами ее рельефа и расположенных на ней наземных объектов, в том числе радиоэлектронных средств другого назначения с известными техническими параметрами, при котором измеряют топогеодезические параметры этих базовых станций, передают, принимают и регистрируют информационные, например, электромагнитные сигналы, отличающийся тем, что, начиная с i=l, последовательно для каждого i на базовую станцию Ci, и при каждом i последовательно для каждого j=i+1, информационные электромагнитные сигналы передают со станции Cj, с места расположения ее антенны, включают приемное устройство, размещаемое в месте расположения антенны базовой станции Ci и при приеме сигналов регистрируют их, а при отсутствии приема сигналов на базовой станции Ci, передаваемых с базовой станции Cj, и при наличии в пространстве между базовыми станциями Cj и Ci наземных объектов, например, зданий или холмов, из той части наземных объектов, если такая существует, которая является общей для объектов, находящихся, хотя бы и не полностью, в пространствах, простирающихся в сторону радиогоризонтов, с одной стороны, с места расположения антенны на базовой станции Cj в направлении базовой станции Ci, а с другой стороны, - с места расположения антенны на базовой станции Ci в направлении базовой станции Cj, на наземном объекте, имеющем наиболее высокое возможное место приема, и наименьшую сумму квадратов расстояний от наиболее высокого возможного места приема сигнала до мест расположения антенн базовых станций Cj и Ci, включают приемное устройство, размещаемое в наиболее высоком возможном месте приема, передают сигналы с базовой станции Cj и при приеме в наиболее высоком возможном месте приема сигналов регистрируют их, затем на это же приемное устройство передают сигналы с базовой станции Ci и при приеме сигналов регистрируют их, и для каждого i указанную совокупность действий с базовых станций Cj заканчивают при j = N, а действия с базовых станций Ci заканчивают при i=N-1.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что информационные сигналы передают, принимают и регистрируют только для таких пар базовых станций Ci и Cj при i не равном j, расчетные зоны радиопокрытия которых имеют пересечение, а при отсутствии пересечений указанные действия выполняются только для таких пар базовых станций Ci и Cj, в пространстве между указанными зонами которых расположены наземные объекты с расчетными местами возможного приема сигналов с обеих базовых станций.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что передают информационные сигналы радиочастотного диапазона.4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что передают информационные сигналы оптического диапазона частот.5. Способ по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что информационные сигналы передают, принимают и регистрируют в одном случае при наилучших, а в другом случае при наихудших для распространения электромагнитных волн метеорологических условиях.