СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ, ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ НА ОДНОМ ОБЪЕКТЕ Российский патент 2009 года по МПК H04B7/00 

Изобретение относится к системам радиосвязи, а точнее к способам обеспечения работы двух и более радиоэлектронных средств (РЭС), функционирующих на одном объекте с пересекающимися зонами обслуживания и частотами из диапазона рабочих частот.

Изобретение может быть применено в качестве метода борьбы с интермодуляционными помехами посредством такой расстановки частот из диапазона рабочих частот, при которой не создаются продукты интермодуляции (ПИ) не только на частотах передачи, но и в случаях, представляющих практический интерес, на частотах приема РЭС вплоть до седьмого порядка включительно при расположении на объекте двух и более РЭС. Способ может найти применение при разработке частотно-территориальных планов с целью повышения качества связи, обеспечения электромагнитной совместимости. Применение предложенного способа распространяется на объекты произвольных систем связи, но для наглядности далее будут приведены примеры его использования на объектах в системах подвижной радиосвязи. Развитие систем связи потребовало установки на отдельных объектах большого количества работающих одновременно радиосредств, и это обстоятельство привело к возрастанию опасности появления взаимных радиопомех. При этом наибольшую опасность представляет возможное возникновение продуктов интермодуляции в выходных каскадах РЭС, функционирующих на одном объекте, во входных каскадах приемников других РЭС, которые принимают сигналы от передатчиков РЭС объекта, и входных каскадах приемников РЭС объекта на собственных частотах приема. Все это ухудшает качество связи. Между тем, требования к качеству связи, в том числе в сетях связи 3G, постоянно повышаются, в особенности к качеству передачи данных.

Известны меры по снижению влияния ПИ (1. Г.Разоренов. Интермодуляционные помехи в многоканальных системах радиосвязи. www.smrlink.ru\publication\ip\ip4.htm), наиболее эффективной из которых является расстановка частот. Частоты в выделенном диапазоне подбираются так, чтобы ПИ третьего, как наиболее опасного, порядка двух любых каналов не совпадал ни с одной из частот остальных каналов. Но при устранении ПИ только третьего порядка ПИ более высоких порядков могут по-прежнему мешать полезной работе, попадая в рабочую полосу.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ обеспечения работы двух и более радиоэлектронных средств, функционирующих одновременно на одном объекте с пересекающимися зонами обслуживания и частотами из диапазона рабочих частот с равномерным шагом частотной сетки, упорядоченно пронумерованными номерами каналов от минимального i_min до максимального i_max, в котором при заданных эквивалентных изотропно-излучаемых мощностях радиоэлектронные средства включают для работы на частотах с разносами между прилегающими друг к другу номерами каналов радиоэлектронных средств не менее минимально необходимого разноса, равного d_min, обеспечивающих максимально возможное отсутствие продуктов интермодуляции нечетных порядков, начиная с третьего, на частотах, соответствующих номерам рабочих каналов этих радиоэлектронных средств и номерам каналов, прилегающих к ним ближе чем d≥d_min (2. Бузов А.Л. и др. Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем. М.: Эко-Трендз, 2006, - c.78-81, 292-294).

Как показывает практика (3. Доклад по ЭМС.ГСПИ РТВ. www.gspi.ru/printing/206; 4. Радиотехника, 2001, №4, с.37-39; 5. Интермодуляционные помехи в многоканальных системах радиосвязи. www.smrlink.ru/pubiication/ip/ip2.htm), наиболее опасными являются разностные продукты интермодуляции нечетных порядков (чаще всего до 5-го порядка), образующиеся в выходных каскадах передатчиков (входных каскадах приемников), как правило, при их работе в нелинейном режиме усиления. Пораженные группы частот определяют путем сопоставления частот их продуктов интермодуляции со списком частот приемников и производят корректирование частотных планов. Для этого группы частот в выделенном для системы связи диапазоне подбираются таким образом, чтобы исключить недопустимое воздействие со стороны продуктов интермодуляции на качество работы РЭС. Процедуры вычислений в прототипе и аналогах, основанные на переборе вариантов, хотя и используют приемы ускорения счета, но занимают очень большое время и при этом не обладают достаточной полнотой, а часто и достоверностью. По этим причинам в общем случае не удается использовать предоставленный частотный ресурс с достаточным качеством связи и эффективностью.

Сущность изобретения направлена на обеспечение работы РЭС, расположенных на одном объекте, без недопустимого влияния образованных ими продуктов интермодуляции и повышение качества связи.

Отличительная особенность заявляемого изобретения от прототипа заключается в том, что оно заведомо позволяет включать РЭС для работы на таком наборе частотных каналов, который исключает возможное интермодуляционное воздействие.

Для достижения указанного технического результата в способе обеспечения работы двух и более радиоэлектронных средств, функционирующих одновременно на одном объекте с пересекающимися зонами обслуживания и частотами из диапазона рабочих частот с равномерным шагом частотной сетки, упорядоченно пронумерованными номерами каналов от минимального i_min до максимального i_max, в котором при заданных эквивалентных изотропно-излучаемых мощностях радиоэлектронные средства включают для работы на частотах с разносами между прилегающими друг к другу номерами каналов радиоэлектронных средств не менее минимально необходимого разноса, равного d_min, обеспечивающих максимально возможное отсутствие продуктов интермодуляции нечетных порядков, начиная с третьего, на частотах, соответствующих номерам рабочих каналов этих радиоэлектронных средств и номерам каналов, прилегающих к ним ближе чем d≥d_min, в соответствии с настоящим изобретением для объектов, содержащих L радиоэлектронных средств, где L может принимать значения 2, 3, 4, 5, 6, 7, и при условии, что доступная для работы полоса каналов не менее K_Ld+1, где К₁=0, К₂=1, К₃=(Р+3)/2, K₄=(P²+4P+7)/4, К₅=(5Р²+60Р-105)/8, К₆=(75Р²-344P+605)/8, К₇=(98Р²-611P+1071)/2, P - максимальный недопустимый нечетный порядок продуктов интермодуляции, могущий принимать значения от третьего до седьмого включительно, радиоэлектронные средства включают для работы на частотах передачи, соответствующих номерам каналов i_l, где l=1, 2, ..., L, любого из вариантов номеров каналов, равных при i_L≤i_max i_l=i_min+K_ld+j или равных при i_L≥i_min i_l=i_max-K_ld-j, где j может принимать значения 0, 1, ..., (i_max-i_min-K_Ld).

Предлагаемый способ благодаря включению каждого РЭС на выбранном по данному способу частотном канале полностью обеспечивает отстройку ПИ вплоть до седьмого порядка включительно на частотах передачи и в случаях, представляющих практический интерес, на частотах приема. Ниже изобретение описано более детально.

Сущность способа заключается в следующем.

Способ предназначен для обеспечения работы двух и более радиоэлектронных средств, функционирующих одновременно на одном объекте с пересекающимися зонами обслуживания и частотами из диапазона рабочих частот с равномерным шагом частотной сетки, упорядоченно пронумерованными номерами каналов от минимального i_min до максимального i_max. Он распространяется на объекты, содержащие L радиоэлектронных средств, где L может принимать значения 2, 3, 4, 5, 6, 7. При заданных эквивалентных изотропно-излучаемых мощностях радиоэлектронные средства работают на частотах с разносами между прилегающими друг к другу номерами каналов радиоэлектронных средств не менее минимально необходимого разноса, равного d_min. При условии, что доступная для работы полоса каналов не менее K_Ld+1, где d≥d_min, К₁=0, К₂=1, К₃=(Р+3)/2, К₄=(Р²+4Р+7)/4, К₅=(5Р²+60P-105)/8,

К₆=(75P²-344P+605)/8, K₇=(98P²-611P+1071)/2, Р - максимальный недопустимый нечетный порядок продуктов интермодуляции, могущий принимать значения от третьего до седьмого включительно, радиоэлектронные средства включают для работы на частотах передачи, соответствующих номерам каналов i_l, где l=1, 2, ..., L, любого из вариантов номеров каналов, равных при i_L≤i_max i_l=i_min+K₁d+j или равных при i_L≥i_min i_l=i_max-K₁d-j, где j может принимать значения 0, 1, ..., (i_max-i_min-K_Ld). Общее количество вариантов указанных номеров каналов составляет 2(i_max-i_min-K_Ld+1).

При приведенных значениях К₁, ..., К₇ достигается минимальное доступное для работы число каналов (минимальная занятая полоса частот), поэтому этот случай имеет наибольший практический интерес, а при необходимости, которая может возникнуть при исключении ряда частот из выделенной для работы полосы (например, если эти частоты поражают какие-то другие средства), и если это позволяет частотный ресурс в выделенной рабочей полосе частот, РЭС можно включать на частотах i_l≥i_min+K_ld+j и i_l≤i_max-K_ld-j соответственно упомянутым условиям.

Сейчас на практике чаще всего ограничиваются устранением влияния ПИ 3-го порядка и не учитывают возможное влияние ПИ 5-го и 7-го порядков. Данный способ позволяет устранить недопустимое воздействие возможных ПИ в случаях расположения на объекте до семи РЭС включительно, одновременно функционирующих, вплоть до седьмого порядка интермодуляции включительно. Эти продукты, конечно, будут существовать, но они не попадают на каналы передачи и приема, находясь от них не ближе чем d_min. Хотя способ можно применять в широком диапазоне оговоренных условий, тем не менее, для объектов, входящих в состав сети некоторых стандартов, для обеспечения устранения влияния ПИ при некоторых заданных Р может не хватить выделенного ресурса каналов. В этих случаях придется ограничиться выбором меньшего Р. Например, пусть сектор базовой станции сети связи стандарта GSM-900 содержит 3 РЭС. В этом случае при Р=7 потребуется полоса из 11 каналов. При наличии 4 РЭС в секторе потребуется полоса из 43 каналов, и соответственно, уменьшится количество возможных вариантов полос частот. При 5 РЭС на объекте устранить влияние ПИ при Р=7 уже невозможно, т.к. потребуется полоса из 141 канала, а стандарт содержит всего 124 канала.

При реализации способа ПИ отстоят от рабочих каналов РЭС больше чем на d_min, но при произвольном (без использования заявляемого способа) назначении каналов, например, для стандарта GSM-900 могут возникать ПИ на каналах, прилегающих недопустимо близко (ближе чем d_min) к рабочим каналам РЭС. Например, рассмотрим более общую ситуацию, в которой для некоторого стандарта с минимальным номером канала i_min, шагом равномерной частотной сетки h, общим количеством каналов N, сдвигом между частотами приема и передачи в каждом канале Δ могут выполняться условия, при которых возникают ПИ 3-го порядка на частотах передачи и приема, соответствующих этим каналам, совпадающим с каналами работы РЭС или прилегающими к ним.

Приведем в качестве примера эти условия. Рассмотрим систему связи, содержащую хотя бы один объект первого типа, на котором функционируют не менее двух радиоэлектронных средств с пересекающимися зонами обслуживания, и, может быть, хотя бы один объект второго типа, на котором функционируют более двух радиоэлектронных средств с пересекающимися зонами обслуживания. Для конкретных объектов первого типа и при наличии объектов второго типа на этих l-х объектах с М_l радиоэлектронными средствами для любой пары из этих радиоэлектронных средств, с общим количеством пар, равным М_l (М_l-1)/2, при условиях, что из предназначенных для работы конкретных частотных каналов из диапазона рабочих каналов конкретной системы связи по крайней мере номер одного из частотных каналов больше или равен i_min, но меньше или равен N+, а другого из частотных каналов больше или равен , но меньше или равен N+i_min-1 для меньшего 2N-1 четного K, но большего N-1 при четных N и большего N при нечетных N, должны быть выполнены соотношения (возникают ПИ 3-го порядка на частоте приема, совпадающей с одной из частот приема РЭС). Также при условиях, что по крайней мере номер одного из частотных каналов больше или равен i_min, но меньше или равен , а другого больше или равен , но меньше или равен N+i_min-1 для меньшего 2N нечетного К, но большего N-1 при нечетных N и большего N при четных N, должны быть выполнены соотношения

(возникают ПИ 3-го порядка на частоте приема с отстройкой на один канал в ту или другую сторону от частоты приема РЭС). Здесь i₁ и i₂ номера частотных каналов соответственно одного и другого РЭС из рассматриваемой пары. Здесь в качестве К принимают целое число k₁=Δ/h, если Δ делится на h нацело, где Δ - сдвиг между частотами приема и передачи в каждом канале, в противном случае в качестве К принимают целые числа k₂ и k₃, определяемые соответственно как Δ/h, округленное до целого с недостатком, и Δ/h, округленное до целого с избытком. При наличии упомянутых объектов второго типа дополнительно для любых трех из М_l радиоэлектронных средств этих объектов, с общим количеством упомянутых троек, равным M_l(М_l-1)(М_l-2)/6, должны быть выполнены группа соотношений (возникают ПИ 3-го порядка на частоте передачи, совпадающей с одной из частот передачи РЭС) и группа соотношений

(возникают ПИ 3-го порядка на частоте передачи с отстройкой на один канал в ту или другую сторону от частоты передачи РЭС). При условиях, что из предназначенных для работы упомянутых частотных каналов по крайней мере одна из четных сумм номеров двух частотных каналов больше или равна 2i_min+2, но меньше или равна 2N+2i_min-K-2, a один из других номеров частотных каналов больше или равен , но меньше или равен N+i_min-1 для меньшего 2N-3 четного К, но большего N-1 при четных N и большего N при нечетных N, и по крайней мере одна из нечетных сумм номеров двух частотных каналов больше или равна 2i_min+1, но меньше или равна 2N+2i_min-К-2, а один из других номеров частотных каналов больше или равен , но меньше или равен N+i_min-1 для меньшего 2N-2 нечетного К, но большего N при нечетных N и большего N-1 при четных N, должна быть выполнена группа соотношений

(возникают ПИ 3-го порядка на частоте приема, совпадающей с одной из частот приема РЭС). И, наконец, при условиях, что по крайней мере одна из нечетных сумм номеров двух частотных каналов больше или равна 2i_min+1, но меньше или равна 2N+2i_min-K-1, а один из других номеров частотных каналов больше или равен , но меньше или равен N+i_min-1 для меньшего 2N-1 четного К, но большего N-1 при четных N и большего N при нечетных N и по крайней мере одна из четных сумм номеров двух частотных каналов больше или равна 2i_min+2, но меньше или равна 2N+2i_min-К-1, а один из других номеров частотных каналов больше или равен , но меньше или равен N+i_min-1 для меньшего 2N-2 нечетного К, но большего N при нечетных N и большего N-1 при четных N, должна быть выполнена группа соотношений

(возникают ПИ 3-го порядка на частоте приема с отстройкой на один канал в ту или другую сторону от частоты приема РЭС). Здесь i₁, i₂, i₃ - номера частотных каналов соответственно одного, другого и третьего РЭС, нумерация которых соответствует упомянутой.

Отметим, что на практике, как правило, используется два, три или четыре РЭС на объекте, а диапазон рабочих каналов может составлять от нескольких десятков до нескольких сотен номеров.

Осуществление заявляемого способа проиллюстрируем на следующем примере для сети подвижной связи стандарта GSM-900, в котором N=124, К=225, d_min=2. Результаты применения способа представлены на фиг.1...6. На этих фигурах по вертикальной оси обозначены количество ПИ (соответственно на фигурах, обозначенных «а», ПИ 3-го порядка, на фигурах «б» - 3-го и 5-го порядков, на фигурах «в» - 3-го, 5-го и 7-го порядков), а по горизонтальной оси обозначены номера каналов с 1 по 124. Точкой • на фигурах обозначены излучения на рабочих частотах. Отсутствие точек на этих частотах означает, что эти частоты закрыты совпадающими с ними ПИ.

На фиг.1, 2, 3 показаны результаты для трех РЭС на объекте. На фиг.1 максимальный недопустимый нечетный порядок ПИ Р_max=3 (т.е. Пи 3-го порядка не оказывают влияния, а ПИ 5-го и 7-го порядков оказывают влияние). На фиг.2 Р_max=5 (т.е. ПИ 3-го и 5-го порядков не оказывают влияния, а ПИ 7-го порядка оказывают влияние). На фиг.3 Р_max=7 (т.е. Пи 3-го, 5-го и 7-го порядков не оказывают влияния).

На фиг.4, 5, 6 показаны аналогичные результаты для четырех РЭС на объекте. На фиг.4 максимальный недопустимый нечетный порядок ПИ P_max=3 (т.е. Пи 3-го порядка не оказывают влияния, а ПИ 5-го и 7-го порядков оказывают влияние). На фиг.5 Р_max=5 (т.е. Пи 3-го и 5-го порядков не оказывают влияния, а ПИ 7-го порядка оказывают влияние). На фиг.6 Р_max=7 (т.е. ПИ 3-го, 5-го и 7-го порядков не оказывают влияния). Все ПИ на фигурах относятся к помехам на частотах передачи РЭС. На частотах приема РЭС при использовании данного способа ПИ вовсе отсутствуют.

Представленные результаты показывают, что требования по отстройке при соответствующем P_max обеспечивают, с одной стороны, отстройку не менее d_min между каналами РЭС, а с другой стороны, обеспечивают отстройку ПИ от каналов РЭС не менее d_min. Отметим также, что чем выше предъявляемые требования по отстройке, тем больше для фиксированного количества РЭС занимаемая каналами полоса и, соответственно, меньше количество реализуемых вариантов.

Результативность и эффективность использования заявляемого способа состоит в следующем. Заявляемый способ обеспечения работы двух и более РЭС, расположенных на одном объекте, позволяет повысить качество связи, исключив возможное влияние продуктов интермодуляции и обеспечив внутриобъектовую ЭМС.

Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа обеспечивают появление новых свойств, не достигаемых в прототипе и аналогах. Проведенный анализ позволил установить: аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию «новизны». Результаты поиска известных решений в области связи с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого 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 результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение относится к системам радиосвязи и предназначено для обеспечения работы двух и более (до семи включительно) радиоэлектронных средств (РЭС), функционирующих одновременно на одном объекте с пересекающимися зонами обслуживания и частотами из диапазона рабочих частот с равномерным шагом частотной сетки. Технический результат состоит в устранении влияния продуктов интермодуляции (ПИ), который достигается посредством включения РЭС для работы на частотах (и соответствующих им каналах), назначенных в соответствии с многообразием вариантов, получаемых по приведенным в способе формулам, при которых не возникают ПИ вплоть до седьмого порядка включительно как на частотах передачи, так и на частотах приема. 6 ил.

Способ обеспечения работы двух и более радиоэлектронных средств, функционирующих одновременно на одном объекте с пересекающимися зонами обслуживания и частотами из диапазона рабочих частот с равномерным шагом частотной сетки, упорядочение пронумерованными номерами каналов от минимального i_min до максимального i_max, в котором при заданных эквивалентных изотропно-излучаемых мощностях радиоэлектронные средства включают для работы на частотах с разносами между прилегающими друг к другу номерами каналов радиоэлектронных средств не менее минимально необходимого разноса, равного d_min, обеспечивающих максимально возможное отсутствие продуктов интермодуляции нечетных порядков, начиная с третьего, на частотах, соответствующих номерам рабочих каналов этих радиоэлектронных средств и номерам каналов, прилегающих к ним ближе чем d≥d_min, отличающийся тем, что для объектов, содержащих L радиоэлектронных средств, где L может принимать значения 2, 3, 4, 5, 6, 7, и при условии, что доступная для работы полоса каналов не менее K_Ld+1, где K₁=0, K₂=1, K₃=(Р+3)/2, K₄=(Р²+4Р+7)/4, K₅=(5Р²+60Р-105)/8,

K₆=(75Р²-344Р+605)/8, K₇=(98Р²-611Р+1071)/2, Р - максимальный недопустимый нечетный порядок продуктов интермодуляции, могущий принимать значения от третьего до седьмого включительно, радиоэлектронные средства включают для работы на частотах передачи, соответствующих номерам каналов i₁ где 1=1, 2,..., L, любого из вариантов номеров каналов, равных при i_L≤i_max i₁=i_min+K₁d+j или равных при i_L>i_min i₁=i_max - K₁d - j, где j может принимать значения 0, 1,..., (i_max-i_min-K_Ld).