Принцип действия и функциональная схема системы ЧАП.

Сотовые системы мобильной связи

Участок территории радиопокрытия, на котором осуществляется связь в фиксированной полосе частот, схематически изображается в виде правильного шестиугольника и по сходству с пчелиными сотами получил название соты. В результате СМР с пространственным разнесением частот получили наименование сотовых систем мобильной связи(ССМС). Группу сот, в пределах которой отсутствует повторное использование частотных полос, называют кластером. Сотовая топология позволяет многократно увеличить абонентскую емкость системы по сравнению с системами радиальной структуры и охватить сколь угодно большую зону обслуживания без ухудшения качества связи и расширения выделенного частотного диапазона. Вместе с тем использование сотового принципа построения предполагает и ряд усложнений, касающихся определения текущего местоположения мобильного абонента и обеспечения непрерывности связи при перемещении его из одной соты в другую. Соответствующая процедура получила название эстафетной передачи (в английской транскрипции handoff или handover).

Высокая спектральная эффективность СОМС достигается ценой максимально частого повторного использования одних и тех же частотных полос, и с этой точки зрения наиболее пред- почтительным был бы трехсотовый (или трехэлементный) кластер, изображенный на рис. 2.3, а, где одинаковыми цифрами,. обозначены соты с совпадающими наборами частотных каналов... Кроме того, каждой из сот кластера данного типа отводится частотная полоса, равная трети полного частотного диапазона, а значит, и треть общего числа каналов связи в системе, что; обеспечивает значительную абонентскую емкость соты. Вместе с тем частое повторение зон с одинаковыми полосами частот характеризуется заметным уровнем стоканальных помех, т.е. помех от станций системы, работающих в той же полосе частот, но расположенных в несмежных сотах. Для уменьшения влияния соканальных помех более выгодны кластеры с большим числом элементов, например 7-элементные, изображенные на рис. 2.3, б. Можно показать [16], что расстояние D между центрами ячеек, в которых используются одинаковые полосы частот, и число и, элементов в кластере связаны соотношением

D=√3пс р,

где р — радиус ячейки, т.е. радиус окружности, описанной вокруг правильного шестиугольника. Параметр , определяемый соотношением называют коэффициентом уменьшения соканальных помех или коэффициентом соканального повторения. Для величины g = 1)п, употребляют наименование коэффициент эффективности повторного использования частого или коэффициент повторного использования частот. Увеличение числа элементов в кластере, благоприятно сказывающееся на уровне соканальных помех, приводит к пропорциональному уменьшению полосы частот, которая может быть использована в каждой соте, а значит, снижению абонентской емкости соты.

Рассмотренные структуры кластеров предполагают использование на базовых станциях антенн с круговой диаграммой направленности, осуществляющих передачу сигнала по всем направлениям с одинаковой мощностью. Эффективным способом снижения соканальных помех является применение направленных (в горизонтальной плоскости) антенн с шириной диаграммы направленности 120 или 60', в результате чего шестиугольная ячейка разбивается на 3 или 6 секторов, т.е. производится секторизация сот. В секторе сигнал излучается антенной только в одну сторону, а уровень излучения в противоположном направлении сокращается до минимума. Таким образом, секторизация сот позволяет чаще использовать одинаковые полосы частот в кластерах без изменения их структуры либо в рамках прежней схемы повторения частот заметно снизить уровень соканальных помех. Если кластер состоит из и, сот, каждая из которых содержит , секторов, то говорят, что размерность кластера (и,, и, х т,). Типичными размерностями кластеров, широко применяемых на практике, являются (3,9), (4,12), (7,21). На рис. 2.3, в приведен возможный вариант распределения наборов частотных каналов в секторизованном кластере размерности (3,9). Отметим, что разработка топологии ССМС является своеобразной и достаточно сложной задачей.

Принцип действия и функциональная схема системы ЧАП.

Системы автоматической подстройки частоты (АПЧ) применяются в радиоприемных устройствах (РПрмУ), доплеровских системах измерения скорости подвижных объектов, устройствах частотной селекции сигналов (как следящий фильтр) и т. д.

Рассмотрим систему ЧАП РПрмУ, предназначенную для поддержания промежуточной частоты (ПЧ) на заданном уровне (рис. 3.3).

Входной сигнал частотой f_c преобразуется в смесителе (СМ) в сигнал ПЧ f_пч, который после усилителя ПЧ (УПЧ) поступает на частотный дискриминатор (ЧД). Если ПЧ сигнала отличается на Δf от ее номинального значения f_пч0, то на выходе ЧД возникает напряжение U_д, которое зависит от значения и знака отклонения ПЧ Δf. С выхода ЧД (U_д) через ФНЧ напряжение регулирования U_р подается в цепь автоподстройки гетеродина (Г), частота сигнала которого перестраивается так, чтобы уменьшилось отклонение Δf, в результате чего ПЧ с заданной точностью оказывается равной центральной частоте УПЧ f_пч0.

Δf = f_c – f_г = f_пч – f_пч0 = Δf_c – Δf_г , (3.1)

где Δf_c = f_c – f_c0, Δf_г = f_г – f_г0 – отклонения частот входного сигнала и гетеродина от номинальных значений f_c0 и f_г0.

Напряжение на выходе ЧД является функцией отклонения f_пч от номинального значения U_д = F(Δf) , которая называется дискриминациионной характеристикой (рис. 3.4).

При малых значениях Δf дискриминационная характеристика линейна U_д = S_д·Δf , где S_д^· – крутизна дискриминационной характеристики.

Полоса удержания ЧАП определяет максимально допустимое начальное рассогласование частот f_c и f_г, которое может быть скомпенсировано петлей регулирования ЧАП.

Для линеаризованной ЧАП полоса удержания соответствует полосе рабочего (линеаризованного) участка ЧД (рис. 3.4).

Ошибка регулирования ПЧ в системе ЧАП равна

, (3.2)

где k₀ = S_дk_г (k_г = U_р·Δf_г) – коэффициент подстройки АПЧ, который во многом определяет точность стабилизации ПЧ и динамические характеристики системы. Зная допустимую ошибку и максимальное значение Δf_c, можно определить необходимый коэффициент подстройки k₀.

На рис. 3.5 представлена структурная схема системы ЧАП относительно отклонений и возмущений (ξ(t) – флуктуационная составляющая напряжения ЧД, а δω_г – нестабильность частоты генератора), приведенная к обобщенному виду (достаточно объединить сумматоры).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: