Жиіліктерді қайта пайдалану принципі

Мобильді байланыстың ұ ялы желісінде ә рбір ұ я базалық станцияның BTS шағ ын (Р≤ 50 Вт) шығ ыс қ уатты жә не байланыс арналарының саны шектеулі ө з таратқ ышымен қ ызмет кө ре алады. Іс жү зінде осындай таратқ ыштарды кө ршілес ұ яларда да қ олдануғ а болатын еді, егерде тә жірибеде ұ ялар ә р тү рлі факторлардың ә серінен бірін-бірі жауып тастамаса, мысалы, радиотолқ ындардың таралу шарттарының ө згеруі себебінен. Яғ ни, бірдей жиіліктерді (арналарды) ә р тү рлі ұ яларда қ айталап қ олдануғ а болатын еді, егерде мобильді абоненттер арасындағ ы ө зара бө геуілдер ә сері аз ғ ана болса.

Алайда, тә жірибеде бірдей жұ мыс жиіліктерін иеленетін абоненттердің мобильді станцияларының MS ө зара ә серін ескеру керек. Сондық тан да жиіліктерді қ айта пайдалану концепциясы ө ң делді, яғ ни 36-суретінде кө рсетілгендей, ә р ұ яда m-арналы радиожиіліктердің ішінен белгілі бір топ қ олданылады.

Сонымен, жиіліктерді қ айта пайдалану (frequency reuse) принципі бойынша, кө ршілес ұ яларда бірнеше ұ ялардан кейін қ айталанып отыратын ә ртү рлі F_i жиілік жолақ тары пайдаланады. Жиілікті қ айта пайдалану принципін тү сіндіру ү шін, ұ ялы желінің модельдерін қ ұ ратын бірнеше мысалдарды қ арастырамыз (36-сурет).

36-сурет. Жиіліктерді қ айта пайдалану принципі

негізіндегі ұ ялы желі

1. Кейбір А ұ ясында (36-сурет) ұ ялы мобильді байланыс жү йесінде бө лектенген толық жиілік ауқ ымынан қ андайда бір бө лігі пайдаланылсын (мысалы, анық тылық ү шін ауқ ымның оннан бір бө лігі - δ _А = 1/10). Онда онымен кө ршілес В ұ ясында ауқ ымның екінші оннан бір бө лігі пайдаланылуы керек δ _В = 1/10, ө йткені ортақ шекара жанындағ ы шектес екі ұ яда бірдей жиіліктік арналарын пайдалануғ а болмайды. А жә не В ұ яларымен ортақ шекараны иеленетін С ұ ясында ауқ ымның ү шінші ондық бө лігін пайдалануғ а тура келеді (δ _С= 1/10). Ал бірақ А жә не С ұ яларымен ортақ шекараны иеленетін, бірақ В ұ ясымен ортақ шекараны иеленбейтін D ұ ясында диапазонның ауқ ымның алдың ғ ы оннан бір бө лігін δ _В = 1/10 қ айта пайдалануғ а болады, бұ л шартты тү рде D → В белгіленеді. Осығ ан ұ қ сас: Е → A, F → В, Н → С ұ яларында, яғ ни кластер (cluster) деп аталатын ү ш жиіліктік (3 элементтік) топтардан тұ ратын ұ ялы қ ұ рылым пайда болады, яғ ни ә р тү рлі жұ мыс жиіліктерін жинақ талғ ан ұ ялар тобы.

2. Ү ш элементті кластері бар: F₁ F₂, F₃ ұ ялы желі 37-суретінде кө рсетілген.

Сонымен, ұ ялы желілерде бір-бірімен шектеспейтін ұ яларда жиіліктерді қ айта пайдалану принципі қ олданылады, бұ л кезде кластерлердің шамалары 19 дейінгі ө лшемге жетуі мү мкін.

Айта кететін жағ дай, кластердегі элементтер санының кө беюі арналық бө геуілдер дең гейінің тө мендеу кө зқ арасы жағ ынан тиімді болып табылады, бір ұ яда пайдаланыланылуы мү мкін болатын жиілік жолақ тарының пропорционалды тө мендеуіне ә келіп соғ ады. Сондық тан да кластердегі элементтер саны рұ қ сат етілген сигнал /бө геуіл қ атынасын қ амтамасыз ететін минималды мү мкіндікпен таң далыну керек.

Бұ л сұ лбалық мысалдарда, идеалды ұ ялардың орталық тарында орналасқ ан BTS базалық станцияларда барлық бағ ыттағ ы антенна қ олданылады, яғ ни, радиосигналдардың таралуы базалық станциядан барлық бағ ыттарғ а бірдей қ уатпен таралуы керек, абоненттік MS ү шін барлық бағ ыттардағ ы барлық базалық станциялардан бө геуілдерді қ абылдау эквивалентті болып табылады.

37-сурет. 3-элементті кластер

38-суретте 9-элементті кластері бар ұ ялы желі кө рсетілген, ол ұ ялы мобильдік желілердің цифрлық стандарттарында айтарлық тай кең қ олданысқ а ие болғ ан.

38-сурет. 9-элементті кластер

Берілген 9-кластерлік модельде ұ ялар секторларғ а бө лінеді. Базалық станцияның BTS ұ ясының ортасында ү ш бағ ытталғ ан антенналар орнатылғ ан, олардың ә рқ айсысы 120° секторды қ амтиды. Ұ яның ә р бір секторында радиосигнал сә йкес бағ ыттаушы антеннадан тек бір бағ ытта ғ ана таралады. Бұ л кезде, қ арама-қ арсы бағ ыттардағ ы сә улелену дең гейі, яғ ни осы ұ яның екі секторында максималды тү рде тө мендейді(39-сурет).

Бұ л жағ дай, бірдей жиілікте жұ мыс істейтін базалық станциялардың BTS бір-біріне одан да жақ ын орналасуына мү мкіндік береді.

39-сурет. 3-секторлы BTS:

S1, S2, S3 – берілген ұ яның 1, 2 жә не 3 секторлары;

А1, А2, A3 – BTS-тің бағ ытталғ ан антенналары;

VD1, VD2, VD3 – BTS антенналарының бағ ытталғ ан диаграммасы

Motorola (АҚ Ш) корпорациясының мамандары жиілікті қ айта пайдаланудың одан да тиімдірек моделін жасады. 40-суретте солардың жасап шығ арғ ан 60⁰ бағ ыттаушы антенналарды қ олданғ ан (яғ ни BTS базалық станцияда 6 бағ ытталғ ан антенналар орнатылады, олардың бағ ытталғ ан диаграммасының басты жапырағ ы ө зінің 60° секторының шең берінде ғ ана таратады), тасымалдаушы жиіліктердің 12 тобы бар ұ ялы желісі кө рсетілген.

40-сурет. 12-элементті кластер

Бұ л ұ ялы желі абоненттік сыйымдылық ты жоғ арылатуғ а мү мкіндік береді, яғ ни ұ ялы мобильдік желі 38-суретінде кө рсетілген модельмен салыстырғ анда 1, 5 есе жоғ ары қ ызмет кө рсете алатын абоненттердің саны.

GSM стандартында мобильді байланыстың ұ ялы желісін қ ұ ру ү шін 7-элементті кластерлерді кең інен қ олданылады.