Помехи в сотовых системах связи

В системах сотовой связи выделяют два основных типа помех – это соканальные помехи и помехи соседних каналов.

Две соты, использующие одну и ту же группу частот, называют сотами с совмещенным каналом, а возникающие между ними помехи – соканальнымипомехами.

Базовая станция в соте А кластера 1 (рисунок 6.13) передает сигнал с частотой f ₁, и в это же время ту же часто­ту передает базовая станция в соте А кластера 2. Хотя эти соты находятся в разных кластерах, обе они используют группу рабочих частот А. Мобильный аппарат, находящийся в кластере 2, получает сигналы одинаковой частоты от двух разных базовых станций. Хотя данный мобильный аппарат находится под контролем базовой станции кластера 2, он также принимает сигнал малой мощ­ности из кластера 1 как помеху совмещенного канала.

 

 

Рисунок 6.13 - Помехи совмещенного канала

Рисунок 6.14 – Коэффициент использования совмещенного канала

Взаимные влияния между двумя сотами пропорциональны не расстоянию между сотами, а скорее отношению этого расстояния к радиусу соты. Поскольку радиус соты пропорционален передаваемой мощности, то увеличить число радио­каналов в системе можно:

– уменьшив мощность передатчика в каждой соте;

– сделав соты меньше;

– разместив в освободившихся зонах обслужива­ния новые соты.

В сотовых системах, где все соты имеют примерно одинаковые размеры, соканальные помехи зависят от радиуса соты (R) и расстояния до центра ближайшей соты с совмещенным каналом (D), как показано на рисунке 6.14.

Отношение D/R называется коэффициентом использования совмещенного канала либо коэффициентом уменьшения соканальных помех или коэффициентом соканального повторения. С ростом коэффициента увеличивается пространственное разнесение сот с совме­щенным каналом по отношению к размерам зоны обслуживания. Поэтому приувеличении коэффициента использования совмещенного канала (Q) помехи со­вмещенного канала могут быть снижены. Для сот шестиугольной формы:

(6.5)

 

где Q – коэффициент использования совмещенного канала, величина безразмерная;

D – расстояние до центра ближайшей соты с совмещенным каналом, измеряется в километрах;

R — радиус соты, измеряется в километрах.

Чем меньше значение коэффициента Q, тем больше будет суммарное число каналов, так как размер кластера также будет малым.

В отличие от теплового шума, помехи совмещенного канала нельзя подавить путем простого увеличения мощности передаваемых сигналов, так как с повышением мощности передатчи­ка в одной соте возрастает вероятность того, что сигналы из этой соты будут оказывать мешающее воздействие на передачу в другой соте. Для снижения соканальных помех необходимо, чтобы соты с совмещенным каналам были достаточно изолированы друг от друга.

Помехи соседних каналов возникают, когда сигналы от соседних каналов оказывают мешающее воздействие друг на друга.

Мобильный аппарат 1 принимает сигнал на частоте f₁ от базовой станции А. В это же время базовая станция А передает сигнал на частоте f₂ мобильному аппарату 2 (рисунок 6.15).

 

	Рисунок 6.15 – Помехи соседних каналов

 

Поскольку мобильный аппарат 2 находится намного дальше от базовой станции, чем мобильный аппарат 1, сигнал с частотой f₂ передается с намного большим уровнем мощности, чем сигнал f₁. Мобильный

аппарат 1 находится очень близко от ба­зовой станции, а частоты f₁ и f₂ являются соседними. Поэтому сигнал с частотой f₂ по­ступает в мобильный аппарат 1 с более высоким уровнем мощности, чем сигнал f₁. Из-за высокого уровня мощности фильтры мобильного аппарата 1 не могут полностью подавить сигнал f₂, предназначенный для мобильного аппара­та 2, и этот сигнал мешает мобильному аппарату 1 принимать сигнал f₁. В то же время сигнал с частотой f₁ не мешает мобильному аппарату 2 принимать сигнал f₂, так как уровень мощности f₁ намного ниже уровня f₂.

Помехи соседних каналов в приемниках можно минимизировать, применяя точную фильтрацию и тщательно распределяя каналы. Поддержание приемле­мого разноса частот между каналами в соте также может уменьшить помехи соседних каналов. Однако при малых значениях коэффициента повторного ис­пользования частот разнос между соседними каналами может оказаться недо­статочным длясоблюдения допустимого уровня помех соседних каналов.

Помехи соседних каналов особенно распространены в случаях, когда передача по соседнему каналу ведется в непосредственной близости от приемника мобильного аппарата, в то время как этот аппарат пытается принять сигнал базовой станции на соседней частоте. Такую ситуацию называют эффектом ближнего и дальнего конца, и чаще всего она возникает, когда мобильный аппарат принимает от базовой станции слабый сигнал.