СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ СИСТЕМЫ СВЯЗИ Российский патент 2009 года по МПК H04B7/00 

Изобретение относится к системам радиосвязи, а точнее к способам обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) многоканальной системы связи (СС), содержащей хотя бы один объект, на котором функционируют не менее двух радиоэлектронных средств (РЭС) с пересекающимися зонами обслуживания, например системы подвижной радиосвязи (СПР), работающей, в том числе, с другими РЭС, при их наличии, в пересекающихся зонах обслуживания, функционирующими в заданных диапазонах рабочих частот.

Изобретение может быть применено при разработке частотно -территориального плана (ЧТП) с целью повышения качества связи, эффективности использования частотного ресурса, обеспечения внутрисистемной и межсистемной электромагнитной совместимости.

Предложенный способ распространяется на произвольные системы связи, но для наглядности далее описывается обеспечение ЭМС преимущественно СПР. Развитие СПР требует функционального расширения применявшихся ранее способов обеспечения ЭМС в связи с необходимостью повышения качества связи, эффективности использования радиочастотного ресурса посредством уточнения и оптимизации ЧТП при совместном использовании диапазона рабочих частот.

Известны расчетные и комплексные способы определения электромагнитной обстановки (ЭМО) и обеспечения ЭМС СПР с другими РЭС (1. Актуальные вопросы повышения эффективности использования национального радиочастотного ресурса. Материалы конференции НРА, 18-20 мая 2004 г).

Необходимый частотно-территориальный разнос между РЭС - источником помехи (ИП) и РЭС - рецептором этой помехи (РП) определяют как функцию минимально приемлемой удаленности между этими РЭС, зависящую от следующих величин:

- разноса между частотой настройки радиоприемного устройства (РПУ) РП и центральной частотой основного излучения ИП;

- пространственного размещения РПУ РП (широта, долгота) и размещения и ориентации ИП (широта, долгота или удаленность от РП, азимут направления на РП);

- параметров антенны РПУ и передающей антенны (характеристик частотной и поляризационной избирательности, пространственной избирательности/направленности (ДН), потерь в фидере, высот подвеса, параметров их ориентации или сканирования по азимуту и углу места);

- параметров приемного тракта РПУ РП - чувствительности (восприимчивости) по основному каналу приема, характеристик частотной избирательности и нелинейности;

- параметров радиопередатчика источника помехи - мощности и характеристик спектра выходного сигнала;

- параметра пересеченности местности или иных параметров, характеризующих рельеф местности по трассе между ИП и РП, параметров растительности, застройки, электропроводности местности, характеристик атмосферы по той же трассе;

- уровня полезного сигнала на входе РПУ, параметров ЭМО в точке размещения РП, критерия ЭМС источника помехи и РП, включающего значение минимально необходимого защитного отношения «сигнал/ помеха».

Большинство перечисленных параметров являются случайными величинами, имеется априорная неопределенность в значениях параметров мешающего взаимодействия, известные расчетные модели недостаточно совершенны. Учет реального опыта совместной эксплуатации конфликтующих систем также недостаточен. Известен способ обеспечения электромагнитной совместимости системы связи, преимущественно СПР, с другими РЭС, работающими в том же диапазоне рабочих частот, при котором накладывают ограничения, обеспечивающие межсистемную ЭМС, на параметры радиосигналов, излучаемых передатчиками системы связи, являющимися источниками непреднамеренных радиопомех для приемников других РЭС, и о достигнутом результате судят по измеренному групповому воздействию передатчиков системы связи на приемники других РЭС (2. «Электросвязь», №6, 2002, с.23, 24).

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ обеспечения электромагнитной совместимости системы связи, содержащей хотя бы один объект, на котором функционируют не менее двух радиоэлектронных средств с пересекающимися зонами обслуживания, например системы подвижной радиосвязи, работающей, в том числе, с другими радиоэлектронными средствами, при их наличии, в пересекающихся зонах обслуживания, функционирующими в заданных диапазонах рабочих частот с равномерным шагом частотной сетки, при котором накладывают ограничения, обеспечивающие электромагнитную совместимость, на параметры радиосигналов, излучаемых передатчиками системы связи, а при необходимости - на параметры радиосигналов, излучаемых передатчиками упомянутых других радиоэлектронных средств, при этом из всей совокупности передатчиков системы связи, а при необходимости и передатчиков других упомянутых радиоэлектронных средств, идентифицируют группы конкретных передатчиков, которые могут работать одновременно на заданном частотном канале из диапазона рабочих каналов с заданными параметрами излучаемых радиосигналов, обеспечивающих радиопокрытие обслуживаемой ими территории, не оказывая недопустимого воздействия на конкретные приемники, работающие на конкретных частотных каналах, такую идентификацию производят для каждого частотного канала из диапазона рабочих частотных каналов, в том числе для канала, на котором работает конкретный приемник, и получают для каждого передатчика набор частотных каналов из этого диапазона, каждый из которых в отдельности может быть использован на этом передатчике (3. Патент RU 2271067, кл. Н04В 7/185, 7/26).

Применение этого способа обеспечивает ЭМС СПР с другими РЭС с использованием энергетического критерия, основанного на расчете мощности помехи и сигнала, и сравнения их отношения с защитными отношениями для конкретного сочетания взаимодействующих сигналов. Благодаря работе каждого передатчика на выбранном частотном канале данный способ обеспечивает межсистемную и внутрисистемную ЭМС и позволяет использовать полученные результаты для перепланирования параметров РЭС источников НРП и построения квазиоптимального частотно-территориального плана системы связи, при котором исключается возможность создания помех по основным каналам приема. Однако даже при неперекрывающемся распределении частот между операторами остается наблюдаемая на практике возможность создания внутри- и межсистемных помех, причиной появления которых является существенное отклонение от идеальных характеристик передатчиков и приемников базовых и абонентских станций. Вследствие этого возникают интермодуляции в передатчике и приемнике, а также блокирование приемника при попадании на его вход сигналов большого уровня мощности. Наибольшее влияние на качество связи оказывают интермодуляционные помехи (ИП), возникающие во входных цепях приемников, т.к. вследствие широкополосности этих цепей отфильтровать ЦП не представляется возможным. Положение осложняется необходимостью обеспечения ЭМС всех радиосредств, установленных на данном объекте. Поэтому необходимо учитывать помехи не только по основным, но и по побочным каналам приема.

Как показывает практика (4. Доклад по ЭМС.ГСПИ РТВ. www.gspi.ru/printing/206; 5. Радиотехника, 2001, №4, с.37-39; 6. Интермодуляционные помехи в многоканальных системах радиосвязи. www.smrlink.ru/publication/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 частоты 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. Известные процедуры вычислений, 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. (7. Бузов А.Л. и др. Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем. М.: Эко-Трендз, 2006. - С.78-81, 292-294). По этим причинам в общем случае не удается использовать предоставленный частотный ресурс с достаточным качеством связи и эффективностью.

Сущность изобретения направлена на обеспечение ЭМС системы связи, в том числе, на обеспечение ЭМС РЭС, расположенных на одном объекте (7. глава 7), повышение качества связи, увеличение технико-экономической эффективности системы связи.

Отличительная особенность заявляемого изобретения от прототипа заключается в том, что оно позволяет выбрать такой набор частотных каналов, что групповое воздействие передатчиков системы связи, работающих на частотных каналах из этого набора, не оказывает недопустимого влияния на другие РЭС, функционирующие в заданном диапазоне рабочих частот на данной территории и, в том числе, расположенные на одном объекте, повысить качество связи системы связи посредством исключения возможного интермодуляционного воздействия.

Для достижения указанного технического результата в системе связи, содержащей хотя бы один объект, на котором функционируют не менее двух радиоэлектронных средств с пересекающимися зонами обслуживания, например системы подвижной радиосвязи, работающей, в том числе, с другими радиоэлектронными средствами, при их наличии, в пересекающихся зонах обслуживания, функционирующими в заданных диапазонах рабочих частот с равномерным шагом частотной сетки, при котором накладывают ограничения, обеспечивающие электромагнитную совместимость, на параметры радиосигналов, излучаемых передатчиками системы связи, а при необходимости - на параметры радиосигналов, излучаемых передатчиками упомянутых других радиоэлектронных средств, при этом из всей совокупности передатчиков системы связи, а при необходимости и передатчиков других упомянутых радиоэлектронных средств, идентифицируют группы конкретных передатчиков, которые могут работать одновременно на заданном частотном канале из диапазона рабочих каналов с заданными параметрами излучаемых радиосигналов, обеспечивающих радиопокрытие обслуживаемой ими территории, не оказывая недопустимого воздействия на конкретные приемники, работающие на конкретных частотных каналах, такую идентификацию производят для каждого частотного канала из диапазона рабочих частотных каналов, в том числе для канала, на котором работает конкретный приемник, и получают для каждого передатчика набор частотных каналов из этого диапазона, каждый из которых в отдельности может быть использован на этом передатчике, в соответствии с настоящим изобретением по информации об упомянутых идентифицированных группах передатчиков определяют для каждого приемника радиоэлектронного средства с номером n₁ из всей совокупности радиоэлектронных средств частотный разнос с каждым передатчиком радиоэлектронного средства с номером n₂ как удаление по частоте от рабочей частоты приемника радиоэлектронного средства с номером n₂ до рабочей частоты той группы передатчиков с заданными эквивалентными изотропно-излучаемыми мощностями, в которой передатчик радиоэлектронного средства с номером n₂ может работать, не оказывая недопустимого влияния на приемник радиоэлектронного средства с номером n₁, и минимально необходимый частотный разнос для радиоэлектронных средств с номерами n₁ и n₂ определяют как максимальный из и а о возможности назначения конкретных частотных каналов на радиоэлектронных средствах конкретного стандарта связи с заданным диапазоном рабочих каналов, нумерация которых соответствует принятой упорядоченной нумерации для этого стандарта с минимальным номером канала i_min и максимальным номером i_max, при построении частотного плана с обеспечением электромагнитной совместимости судят исходя из того, что частотные разносы для радиоэлектронных средств с номерами n₁ и n₂ достигнуты не менее чем и, соответственно, достигнуты разносы между их номерами каналов не менее минимально необходимого разноса, равного d_min, причем 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, K₅=(5P²+60P-105)/8, K₆=(75P²-344P+605)/8, К₇=(98Р²-611P+1071)/2, P - максимальный недопустимый нечетный порядок продуктов интермодуляции, могущий принимать значения от третьего до седьмого включительно, на частотах, соответствующих номерам рабочих каналов этих радиоэлектронных средств и номерам каналов, прилегающих к ним ближе, чем d≥d_min, радиоэлектронные средства включают для работы на частотах передачи, соответствующих номерам каналов i_l, где l=1, 2, ..., L, любого из вариантов номеров каналов, равных i_l=i_min+K_ld+j при i_l≤i_max или равных i_l=i_max-K_ld-j при i_L≥i_min, 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 обеспечивает межсистемную и внутрисистемную ЭМС, полностью обеспечивает отстройку продуктов интермодуляции (ПИ) вплоть до седьмого порядка включительно на частотах передачи и в случаях, представляющих практический интерес, на частотах приема, и позволяет использовать полученные результаты для перепланирования параметров РЭС ИП и построения квазиоптимального частотно-территориального плана системы связи.

Ниже изобретение описано более детально.

Сущность способа заключается в следующем.

Как и в прототипе, для обеспечения межсистемной ЭМС на параметры радиосигналов РЭС, являющихся ИП для других РЭС, накладывают ограничения. Такими ограничениями, в том числе, могут быть:

- защитные полосы и частотные ограничения РЭС;

- территориальные ограничения на размещение станций - ИП;

- ограничение ЭИИМ станций - ИП в направлении на станцию - РП;

- требования к ДН передающей и приемной антенн;

- назначение частотных каналов на РЭС, исключающих ИП;

- условия размещения РЭС и ориентации и поляризации их антенн.

При частотном планировании производят математическое моделирование распространения радиосигналов с использованием ГИС-технологий, цифровых карт местности, информации о геофизических параметрах земной поверхности, свойствах атмосферы, частотных каналах, географических координатах местоположений и высотах подвеса антенн РЭС относительно установленного уровня, количестве и характеристиках РЭС на каждом из объектов, абсолютных коэффициентах усиления и диаграммах направленности антенн с азимутами и углами места главных лепестков, поляризациях излучений, потерях в фидерах, диаграммах направленности антенн и, при необходимости, условиях городской застройки и т.п. Межсистемная ЭМС считается обеспеченной, если отношение информативного сигнала к помехе превосходит установленное защитное отношение сигнал/помеха.

Для достижения технического результата (повышения качества связи и эффективности использования частотного ресурса) в условиях группового влияния всей совокупности РЭС, функционирующих в заданном диапазоне рабочих частот, выполняют следующие два этапа действий.

На первом этапе для удовлетворения энергетических критериев накладывают ограничения, обеспечивающие ЭМС, на параметры радиосигналов, излучаемых передатчиками СС, а при необходимости - на параметры радиосигналов, излучаемых передатчиками упомянутых других РЭС. При этом из всей совокупности передатчиков СС, а при необходимости и передатчиков других упомянутых РЭС, идентифицируют группы конкретных передатчиков, которые могут работать одновременно на заданном частотном канале из диапазона рабочих каналов с заданными параметрами излучаемых радиосигналов, обеспечивающих радиопокрытие обслуживаемой ими территории, не оказывая недопустимого воздействия на конкретные приемники, работающие на конкретных частотных каналах.

Такую идентификацию производят для каждого частотного канала из диапазона рабочих частотных каналов, в том числе и для канала, на котором работает конкретный приемник. Для каждого передатчика получают набор частотных каналов из этого диапазона, каждый из которых в отдельности может быть использован на этом передатчике для работы СС с обеспечением межсистемной ЭМС. При работе СС каждый передатчик может быть включен на частотном канале, выбранном из полученного для него набора частотных каналов. Выбор из этого набора одного конкретного частотного канала производят с обеспечением условия соблюдения внутрисистемной ЭМС данной системы связи.

На втором этапе, целью которого является исключение возможных интермодуляционных помех, по информации об упомянутых идентифицированных группах передатчиков определяют для каждого приемника РЭС с номером n₁ из всей совокупности РЭС частотный разнос с каждым передатчиком РЭС с номером n₂ как удаление по частоте от рабочей частоты приемника РЭС с номером n₁ до рабочей частоты той группы передатчиков с заданными ЭИИМ, в которой передатчик РЭС с номером n₂ может работать, не оказывая недопустимого влияния на приемник РЭС с номером n₁. Минимально необходимый частотный разнос для РЭС с номерами n₁ и n₂ определяют как максимальный из и При построении частотного плана с обеспечением ЭМС о возможности назначения конкретных частотных каналов на РЭС конкретного стандарта связи с равномерным шагом частотной сетки и заданным диапазоном рабочих каналов, нумерация которых соответствует принятой упорядоченной нумерации для этого стандарта с минимальным номером канала i_min и максимальным номером i_max, судят исходя из того, что частотные разносы для РЭС с номерами n₁ и n₂ достигнуты не менее чем . Соответственно, достигнуты разносы между их номерами каналов не менее минимально необходимого разноса, равного d_min. 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=(P²+4P+7)/4, К₅=(5Р²+60Р-105)/8, K₆=(75P²-344P+605)/8, К₇=(98Р²-611P+1071)/2, P - максимальный недопустимый нечетный порядок продуктов интермодуляции, могущий принимать значения от третьего до седьмого включительно, на частотах, соответствующих номерам рабочих каналов этих РЭС и номерам каналов, прилегающих к ним ближе чем d≥d_min, РЭС включают для работы на частотах передачи, соответствующих номерам каналов i_l, где l=1, 2, ..., L, любого из вариантов номеров каналов, равных i_l=i_min+K_ld+j при i_L≤i_max или равных i_l=i_max-K_ld-j при i_L≥i_min, где j может принимать значения 0, 1, ..., (i_max-i_min-K_Ld).

Отметим, что в данном способе нумерация частотных каналов без ограничения общности соответствует принятой упорядоченной нумерации для рассматриваемого стандарта связи. Однако иногда удобнее перейти от одной нумерации частотных каналов к другой, введя их упорядоченное переименование, и построить частотные планы по данному способу, а затем произвести несложное переименование нумерации каналов в соответствии со стандартом связи. При этом не имеет значения, откуда начинать отсчет, т.к. всегда можно произвести правильный пересчет номеров каналов. Например, крайнему частотному каналу можно присвоить №1 и от него вести нумерацию. Это может оказаться удобным для рассматриваемой СС, если на объекте совместно работают РЭС на прилегающих частотах с одинаковой равномерной сеткой с шагом h и тем же сдвигом К между каналами приема и передачи для каждого канала, как, например, в стандарте GSM для диапазонов R-GSM, E-GSM, P-GSM. В этой ситуации можно, например, ввести единую упорядоченную нумерацию, используя данный способ с последующим простым пересчетом каналов в принятую для упомянутых диапазонов.

С помощью перепланирования параметров РЭС источников НРП недопустимых уровней, в том числе источников ИП, снижают НРП до допустимого нормативного уровня защитного отношения «сигнал/помеха», воздействуя, например, на параметры передающих антенн источников непреднамеренных радиопомех (высот подвеса, механический и электрический наклоны, определяющие направленность излучения, ориентацию в заданные сектора и др.), и на параметры радиопередатчиков источников НРП (мощности и характеристики спектра выходных сигналов) и работая на частотных каналах в соответствии с построенными по предлагаемому способу частотными планами.

Осуществление заявляемого способа проиллюстрируем на простейшем примере СПР типа стандарта GSM-900 (в этом случае число каналов N=124, сдвиг между частотами приема и передачи в каждом канале Δ=45 МГц, h=0,2 МГц, К=225, в качестве РЭС будем рассматривать передатчики и приемники базовых станций - БС), расположенной на конкретной территории, содержащей 15 РЭС и включающей два объекта, на одном из которых работают РЭС №1, 2 (I₁), на другом - РЭС №14, 15 (I₂), и два других объекта, на одном из которых работают РЭС №3, 4, 5 (II₁), на другом - РЭС №10, 11, 12 (II₂). В канале с номером i средняя частота передачи БС, выраженная в МГц, равна F₁=935+0,2i, а средняя частота приема БС равна f_i=890+0,2i. Расчеты производились с использованием ГИС-технологий, цифровых карт местности, физических свойств атмосферы и технических данных рассматриваемой СС. В таблице 1 приведены ЭИИМ передатчиков РЭС.

Таблица 1№РЭС123456789101112131415ЭИИМ, дБВт282830303030302828303030303030Типы и номера объектовI₁I₁II₁II₁II₁    II₂II₂II₂ I₂I₂

При проведении расчетов учитывалось, что воздействие одной базовой станции на другую может осуществляться фактически опосредованно через абонентские станции (АС). На основании расчетов воздействия на каждую РЭС всех РЭС производилась идентификация групп конкретных передатчиков из всей совокупности передатчиков СС, которые могут работать одновременно на заданном частотном канале из диапазона рабочих каналов с заданными параметрами излучаемых радиосигналов, обеспечивающих радиопокрытие обслуживаемой ими территории, не оказывая недопустимого воздействия на конкретные приемники, работающие на конкретных частотных каналах.

Такая идентификация производилась для каждого частотного канала из диапазона рабочих частотных каналов, в том числе и для канала, на котором работает конкретный приемник, и для конкретного приемника и для каждого передатчика был получен набор частотных каналов из этого диапазона, каждый из которых в отдельности может быть использован на этом передатчике («матрица влияния»).

В данном примере рассчитано 15 таких «матриц влияния», две из которых для иллюстрации представлены в таблицах 2 и 3 для РЭС №1 и №8, соответственно. В 1-й и 8-й строках этих таблиц проставлены •, означающие, что рассматривается воздействие передатчиков на приемники, находящиеся на 1-м и 8-м РЭС. По строкам матриц заданы уровни ЭИИМ в дБВт для каждого РЭС в соответствии с таблицей 1. Предполагается, что приемники РЭС №1 (таблица 2) и РЭС №8 (таблица 3) работают на центральных (лобовых) частотных каналах приема с номером i, а по столбцам указаны группы передатчиков, которые одновременно могут работать с указанными ЭИИМ, не оказывая влияния на рассматриваемые в примерах приемники. Отсутствие цифр в соответствующих клетках на пересечении строк и столбцов свидетельствует о том, что на данном частотном канале данный передатчик не может работать с заданной ЭИИМ, не оказывая влияния на рассматриваемые в примерах приемники. Реальное воздействие одного РЭС на другое зависит от ЭИИМ, взаимной ориентации диаграмм направленности антенн, а также оттого, что воздействие производится опосредованно через АС. Непосредственное воздействие одной БС на другую может проявиться, например, при появлении ПИ передатчиков одной БС, возникающих на частотах приема другой БС. Однако в дальнейшем при учете интермодуляции путем выполнения определенных условий будет устранено возможное непосредственное воздействие передатчиков одной БС на приемники другой БС.

Таблица 2 для РЭС №1№РЭСi-6i-5i-4i-3i-2i-1ii+1i+2i+3i+4i+51+61•••••••••••••22828282828   2828282828330303030303030303030303030430303030303030303030303030530303030303030303030303030630303030     303030307303030303030 303030303030828282828     282828289282828282828 28282828282810303030303030303030303030301130303030303030303030303030123030303030303030303030303013303030303030 30303030303014303030303030303030303030301530303030303030303030303030

Таблица 3 для РЭС №8№РЭСi-6i-5i-4i-3i-2i-1ii+4i+2i+3i+4i+5i+61282828       2828282282828       2828283303030303030 3030303030304303030303030 3030303030305303030303030 3030303030306303030303030303030303030307303030303030303030303030308•••••••••••••928282828282828282828282828103030303030303030303030303011303030303030303030303030301230303030303030303030303030133030303030303030303030303014303030303030303030303030301530303030303030303030303030

Используя соответствующие «матрицы влияния», определены для каждого приемника РЭС с номером n₁ из всей совокупности РЭС частотные разносы с каждым передатчиком РЭС с номером n₂ как удаление по частоте от рабочей частоты приемника РЭС с номером n₁ до рабочей частоты той группы передатчиков с заданными ЭИИМ, в которой передатчик РЭС с номером n₂ может работать, не оказывая недопустимого влияния на приемник РЭС с номером n₁, и определен минимально необходимый частотный разнос для РЭС с номерами n₁ и n₂ определен как max Соответствующая матрица частотных разносов показана в таблице 4. Несимметрия в ней обусловлена упомянутыми выше причинами. Неиспользуемые значения диагональных элементов в таблицах 4 и 5 заполнены нулями.

Таблица 4РЭС123456789101112131415102000313100010022000031310001003000220013000100400202001300010050022000130001006220000000000000711000000000000084411100000000009113330000000011100000000000221021100000000020210012000000000220100131111100001110001400000000100000215000000001000020

В соответствии с данным способом для получения минимальных частотных разносов необходимо произвести симметризацию матрицы частотных разносов. Симметризованная матрица минимально необходимых частотных разносов показана в таблице 5.

Таблица 5РЭС123456789101112131415102010314120010022000031410001003000220013000100400202001300010050022000130001006330000000000000711000000000000084411100000000009113330000000011100000000000221021100000000020220012000000000220100131111100001110001400000000100000215000000001200020

На базе симметричной матрицы (таблица 5) и алгоритма частотных назначений можно построить большую совокупность частотных планов с конкретными частотными каналами, назначенными на соответствующие РЭС.

Пусть для рассматриваемой системы связи выделен диапазон рабочих частотных каналов, содержащий 11 каналов, взятых подряд, например, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11. Тогда без учета интермодуляции для работы ее пятнадцати РЭС можно построить предлагаемым способом множество частотных планов, использующих всего 8 каналов (Таблица 6, строки 3, 4 и далее). Выберем один из таких планов, для примера, в третьей строке таблицы 6.

Таблица 61№ РЭС1234567891011121314152ЭИИМ, дБВт2828303030303028283030303030303№канала без учета ИП3151382783178533а№ канала с учетом
ИП311113827831118534№ канала без учета ИП311357478735273......................................................№ канала без учета ИП313517778175471...№ канала без учета ИП311537878835731...№ канала без учета ИП684652711136242

Поскольку в рассматриваемой системе связи имеется 2 объекта I типа с 2-мя РЭС и 2 объекта II типа с 3-мя РЭС на каждом (указаны в таблице 1), необходимо убедиться, используя заявляемый способ, обеспечивает ли полученный без учета интермодуляции частотный план (строка 3 в таблице 6) внутриобъектовую ЭМС с учетом интермодуляции. Для удобства выпишем эти объекты в следующем виде:

I тип:

II тип:

В верхней строке для каждого объекта указаны номера каналов, в нижней - соответствующие им номера РЭС. Рассмотрим ситуацию, в которой 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 для СС с общим количеством каналов N. 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-тых объектах с M_l радиоэлектронными средствами для любой пары из этих радиоэлектронных средств с общим количеством пар, равным М_l(M₁-1)/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 а другого из 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, должны быть выполнены соотношения и (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 и (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. В качестве К принимают целое число k₁=Δ/h, если (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 М_l(М_l-1)(М_l-2)/6, должна быть выполнена 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, а 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, a 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-K-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.

Проверка выполнения условии (для объектов I и II типа и условий - для объектов II типа показала, что одно из условий для 1 объекта II типа выполнено. А именно, 3-е РЭС, работающее на 5-м частотном канале, 4-е РЭС, работающее на 1-м частотном канале и 5-е РЭС, работающее на 3-м частотном канале могут создавать продукт интермодуляции третьего порядка, совпадающий с центральной частотой передачи третьего канала. Частота интермодуляции F_инт равна

F_инт =F₅(РЭС №3)+F₁(РЭС №4)-F₃(РЭС №5)=

935+0,2×5+935+0,2×1-935-0,2×3=935+0,2×3=F₃(РЭС №5).

Такой продукт может образовываться в выходных каскадах передатчиков, как правило, при их работе в нелинейном режиме усиления.

Т.о., для полученного без учета интермодуляции частотного плана (строка 3 таблицы 6) для объекта II₁ возникают ПИ 3-го, 5-го и 7-го порядков, прилегающие к рабочим каналам РЭС ближе d_min, а для объекта II₂ возникают ПИ 5-го и 7-го порядков, прилегающие к рабочим каналам РЭС ближе d_min. Для исключения влияния ПИ 3-го, 5-го и 7-го порядков на объектах II₁ и II₂ необходимо изменить частотный план, использовав еще один частотный канал (например, 11-й), заменив им на 3-ем РЭС пятый канал и на 12-м РЭС седьмой канал. Тогда частотный план, в котором исключено влияние ПИ 3-го, 5-го и 7-го порядков (т.е., ПИ прилегают к рабочим каналам РЭС не ближе d_min), будет иметь вид, показанный в строке 3а таблицы 6. Такой частотный план удовлетворяет матрице минимально необходимых частотных разносов (таблица 5) и всем условиям в соответствии с заявляемым способом.

Даже на примере такой простой системы связи показано, что при формировании частотных планов частотные назначения необходимо осуществлять, в том числе, с учетом возможного влияния интермодуляции.

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 ПИ 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.

Осуществление заявляемого способа проиллюстрируем еще 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. Частотный план, построенный с использованием заявляемого способа, позволяет повысить качество связи, обеспечить в реальных условиях работы передатчиков межсистемную и внутриобъектовую ЭМС, в том числе при наличии других РЭС, а в некоторых случаях вообще сделать возможным использование системы связи в необходимом для данной обслуживаемой территории объеме, помочь в перепланировании, при необходимости, параметров радиоэлектронных средств источников НРП недопустимого уровня, исключить возможное влияние продуктов интермодуляции, а также решить ряд других задач радиосвязи. Кроме того, многообразие частотных планов позволяет при необходимости реализовать псевдослучайное переключение работы РЭС с одного такого плана на другой.

Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа обеспечения межсистемной и внутриобъектовой ЭМС системы связи с другими РЭС 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 электромагнитной совместимости (ЭМС) системы связи. Технический результат состоит в повышении качества связи. Для этого в способе, хотя бы на одном объекте, на котором функционируют не менее двух радиоэлектронных средств (РЭС) с пересекающимися зонами обслуживания, например системы подвижной радиосвязи (СПР), работающие, в том числе, с другими РЭС, при их наличии, в пересекающихся зонах обслуживания, функционирующие в заданных диапазонах рабочих частот, на первом этапе с использованием энергетического критерия из всей совокупности передатчиков идентифицируют группу конкретных передатчиков, которые могут работать одновременно на заданном частотном канале из диапазона рабочих частот с заданными параметрами излучаемых радиосигналов, обеспечивающих радиопокрытие обслуживаемой территории, не оказывая недопустимого воздействия на приемники других РЭС. Такую идентификацию производят для каждого частотного канала из диапазона рабочих частот и получают для каждого передатчика набор частотных каналов из этого диапазона, каждый из которых в отдельности может быть использован на этом передатчике для работы СПР с обеспечением межсистемной ЭМС. На втором этапе из указанного набора частотных каналов выбирают те, для которых выполнены условия и критерии, обеспечивающие устранение возможного влияния продуктов интермодуляции (ПИ), и включают РЭС для работы на частотах, 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., 6 табл.

Способ обеспечения электромагнитной совместимости системы связи, содержащей хотя бы один объект, на котором функционируют не менее двух радиоэлектронных средств с пересекающимися зонами обслуживания, например, системы подвижной радиосвязи, работающей, в том числе, с другими радиоэлектронными средствами, при их наличии, в пересекающихся зонах обслуживания, функционирующими в заданных диапазонах рабочих частот с равномерным шагом частотной сетки, при котором накладывают ограничения, обеспечивающие электромагнитную совместимость, на параметры радиосигналов, излучаемых передатчиками системы связи, а при необходимости на параметры радиосигналов, излучаемых передатчиками упомянутых других радиоэлектронных средств, при этом из всей совокупности передатчиков системы связи, а при необходимости и передатчиков других упомянутых радиоэлектронных средств, идентифицируют группы конкретных передатчиков, которые могут работать одновременно на заданном частотном канале из диапазона рабочих каналов с заданными параметрами излучаемых радиосигналов, обеспечивающих радиопокрытие обслуживаемой ими территории, не оказывая недопустимого воздействия на конкретные приемники, работающие на конкретных частотных каналах, такую идентификацию производят для каждого частотного канала из диапазона рабочих частотных каналов, в том числе, для канала, на котором работает конкретный приемник, и получают для каждого передатчика набор частотных каналов из этого диапазона, каждый из которых в отдельности может быть использован на этом передатчике, отличающийся тем, что по информации об упомянутых идентифицированных группах передатчиков определяют для каждого приемника радиоэлектронного средства с номером n₁ из всей совокупности радиоэлектронных средств частотный разнос с каждым передатчиком радиоэлектронного средства с номером n₂ как удаление по частоте от рабочей частоты приемника радиоэлектронного средства с номером n₁ до рабочей частоты той группы передатчиков с заданными эквивалентными изотропно-излучаемыми мощностями, в которой передатчик радиоэлектронного средства с номером n₂ может работать, не оказывая недопустимого влияния на приемник радиоэлектронного средства с номером n₁, и минимально необходимый частотный разнос для радиоэлектронных средств с номерами n₁ и n₂ определяют как максимальный из а о возможности назначения конкретных частотных каналов на радиоэлектронных средствах конкретного стандарта связи с заданным диапазоном рабочих каналов, нумерация которых соответствует принятой упорядоченной нумерации для этого стандарта с минимальным номером канала i_min и максимальным номером i_max, при построении частотного плана с обеспечением электромагнитной совместимости судят, исходя из того, что частотные разносы для радиоэлектронных средств с номерами n₁ и n₂ достигнуты не менее чем и соответственно достигнуты разносы между их номерами каналов не менее минимально необходимого разноса, равного d_min, причем 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, P - максимальный недопустимый нечетный порядок продуктов интермодуляции, могущий принимать значения от третьего до седьмого включительно, на частотах, соответствующих номерам рабочих каналов этих радиоэлектронных средств и номерам каналов, прилегающих к ним ближе чем d≥d_min, радиоэлектронные средства включают для работы на частотах передачи, соответствующих номерам каналов i₁, где 1=1, 2,..., L, любого из вариантов номеров каналов, равных i₁=i_min+K₁d+j при i_L≤i_max или равных i₁=i_max-K₁d-j при i_L≥i_min, где j может принимать значения 0, 1,...,(i_max-i_min-K_Ld).