Способ кодовременного разделения каналов в подвижных системах радиосвязи

Способ кодовременного разделения каналов в подвижных системах радиосвязи

Реферат

 

Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в цифровых системах подвижной радиосвязи. Технический результат - обеспечение малой скорости передачи группового сигнала при большом числе абонентов. Способ основан на временном разделении каналов передачи сообщения, при котором на передаче в процессе временного разделения каналов непрерывные потоки сигналов сообщений абонентов сжимают в периодические пакеты сигналов в соответствии с временной диаграммой временного разделения каналов, образуют групповой поток пакетов сигналов сообщений, в котором пакеты сигналов сообщений чередуют с защитными временными интервалами и интервалами передачи сигналов синхронизации, затем пакетами сигналов сообщений и синхросигналами модулируют несущую частоту радиолинии и излучают, а на приеме демодулируют радиосигнал, выделяют синхросигналы, в соответствии с которыми определяют номер требуемого временного канала в групповом потоке пакетов сигналов абонентов, из пакетов сигналов сообщений требуемого временного канала восстанавливают исходное непрерывное сообщение, во временную диаграмму работы системы связи вводят дополнительные временные интервалы для измерения уровней сигналов абонентов и времени распространения радиосигнала, в которых на базовой радиостанции измеряют уровни принимаемых сигналов абонентских радиостанций, сравнивают измеренные значения уровней сигналов между собой, объединяют абонентов в группы с близкими значениями уровней сигналов, каждой группе абонентов с близкими значениями уровней сигналов назначают один и тот же номер временного канала, а затем сигналы групп абонентов каждого временного канала дополнительно разделяют на кодовые каналы, причем в процессе дополнительного кодового разделения каналов пакеты сигналов сообщения каждого абонента кодируют одним из сигналов ансамбля квазиортогональных типа М-последовательностей или ортогональных сигналов типа функций Уолша или МЧТ, для обеспечения эффективного разделения которых в общей полосе частот приема сигналов базовой радиостанции абонентские радиостанции излучают сигналы с упреждением на удвоенную величину времени распространения радиосигнала до базовой радиостанции относительно принятых синхросигналов от базовой радиостанции, а при приеме на базовой радиостанции сигналы абонентских радиостанций обрабатывают в соответствии с видом их кодирующих сигналов, выделяют групповые пакеты сигналов временных каналов, а затем из пакетов сигналов требуемого временного канала восстанавливают переданный непрерывный сигнал сообщения. 1 табл., 12 ил.

Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в цифровых системах подвижной радиосвязи.

Главной задачей при разработке цифровых систем подвижной радиосвязи является определение способов формирования и обработки сигналов, обеспечивающих высокую достоверность передачи сообщений, а также совместимость подвижных систем радиосвязи между собой и со стационарными сетями, в том числе и в сетях пакетной передачи данных.

Известна сотовая телефонная система с расширенным спектром передачи сигналов, описанная в патенте ЕПВ N 0484918, H 04 B 7/26 (приоритет США). Эта система содержит множество зон с аппаратурой речевой связи между подвижными и стационарными телефонными станциями.

Недостатком такой системы является большой уровень взаимных помех из-за большого динамического диапазона уровней сигналов абонентов, громоздкая аппаратура.

Известна система связи с кодовым разделением каналов, описанная в патенте PCT N 92/00639, H 04 L 27/00 (приоритет США). В этой системе ПСП формируются для создания квазиортогональности между пользователями с тем, чтобы уменьшить взаимные помехи, увеличить пропускную способность и улучшить рабочие характеристики линии связи. Информация, передаваемая по каналам линии связи, осуществляется в основном кодовой последовательностью.

Недостатком такой системы является сложность электромагнитной совместимости сигналов в комплексе радиостанций, работающих в общей полосе частот при большом динамическом диапазоне изменений уровней радиосигналов. Известна система связи "Qualcomm" (USA, "Qualcomm". May, 1992).

В этой системе также используется кодовое разделение каналов. При приеме сигнала одного абонента на базовой радиостанции будут присутствовать помехи от всех (M-1) остальных абонентов системы радиосвязи. Чтобы исключить или снизить это влияние в системе всех абонентов в зоне действия базовой радиостанции разбивают на группы, уровни радиосигналов в каждой из которых выравниваются на входе приемника базовой радиостанции изменением излучаемой мощности сигнала у каждого абонента данной группы. Выравнивание уровней сигналов в одной группе абонентов может быть осуществлено соответствующим изменением мощности излучаемого сигнала у каждого абонента по командам базовой радиостанции на основании результатов измерения уровней приходящих сигналов.

Но такой принцип работы системы требует очень высокой точности системы автоматического регулирования мощности, что приводит к сложности технического решения данной системы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ, используемый в "Общеевропейской цифровой сотовой системе связи" (GSM), описанный в статье Ю.А.Громакова и В.И.Журавлева "Формирование и обработка сигналов в системах связи с подвижными объектами" (ж. "Экспресс-информация", серия "Передача информации", под ред. М.Д.Венедиктова, М., 1994, N 28).

Этот способ основан на временном разделении каналов передачи сообщений. В процессе временного разделения непрерывные потоки сигналов сообщений абонентов сжимают в периодические пакеты в соответствии с временной диаграммой многоканального временного разделения каналов, в которой канальные временные интервалы чередуют с защитными временными интервалами и временными интервалами синхронизации радиостанций абонентов базовой радиостанции.

В этом способе при реализации надежной системы синхронизации временные каналы являются строго ортогональными и обеспечивают малые уровни взаимных помех в каналах связи. Однако необходимость введения защитных временных интервалов между каналами и высокая скорость передачи группового сигнала при большом числе абонентов резко ограничивают возможное число реализуемых каналов связи при большом разбросе значений времени распространения радиосигнала от дальнего и ближнего абонентов до базовой радиостанции.

Для устранения этого недостатка в способе, основанном на временном разделении каналов передачи сообщений, при котором в процессе временного разделения непрерывные потоки сигналов сообщений абонентов сжимают в периодические пакеты в соответствии с временной диаграммой многоканального временного разделения каналов, канальные временные интервалы чередуют с защитными и другими служебными временными интервалами, в том числе и временными интервалами взаимной синхронизации радиостанций абонентов и базовой радиостанции, в процессе вхождения абонентов в связи на базовой радиостанции измеряют уровни принимаемых сигналов, сравнивают измеренные значения уровней между собой, объединяют абонентов в группы с близкими значениями уровней сигналов, а затем каждой группе абонентов с близкими значениями уровней сигналов назначают один и тот же номер временного канала, причем согласование уровня сигнала каждого абонента с номером временного канала периодически повторяют в соответствующих служебных временных интервалах, а затем временные каналы дополнительно уплотняют кодовыми каналами, причем в одном кодовременном канале сообщение абонента кодируют одним из сигналов ансамбля квазиортогональных типа ПСП или ортогональных сигналов типа функций Уолша или МЧТ, взаимно разделимых в общей полосе частот приема базовой радиостанции с другими кодовыми сигналами других абонентов в других кодовременных каналах, принятые кодовые сигналы абонентских станций обрабатывают в соответствии с видом из кодирующих сигналов, восстанавливают пакеты сообщений каждого абонента из группы кодовых каналов, а затем пакеты сообщений преобразуют (депакетируют) в исходный (переданный) непрерывный сигнал.

Рассмотрим подробно физические процессы и временные диаграммы работы системы радиосвязи с предлагаемым способом кодовременного уплотнения сигналов.

Существующие системы зоновой (сотовой) радиосвязи предшествующих поколений в подавляющем своем большинстве использовали частотное разделение каналов (параллельный асинхронный обмен сигналами сообщений). Разделение сигналов абонентов в таких системах осуществлялось с помощью громоздких частотно-избирательных устройств (фильтров).

В настоящее время разработаны и разрабатываются два новых направления построения систем сотовой (зоновой) радиосвязи общего пользования - это соответственно с временным делением каналов и кодовым, на основе ШПС с малыми значениями базы (63-255).

Системы с временным делением каналов (последовательная во времени передача сигналов сообщений) требуют синхронной работы всего коллектива абонентов, обслуживаемых базовой радиостанцией. При этом временные каналы являются строго ортогональными и наиболее эффективны с точки зрения уровней взаимных помех при большой динамике уровней сигналов абонентов, поступающих на базовую радиостанцию. Однако для сохранения свойства ортогональности временных каналов в условиях работы, когда абоненты системы связи удалены от базовой радиостанции на разные расстояния, необходимо вводить между соседними временными каналами защитные временные интервалы. Величина защитных временных интервалов определяется временем распространения радиосигнала от базовой радиостанции до наиболее удаленного абонента в зоне, обслуживаемой базовой радиостанцией. К защитному временному интервалу добавляются временные задержки, определяемые временем прохождения сигналов в передающих и приемных трактах аппаратуры связи. Кроме сказанного, временная диаграмма работы системы связи должна содержать и служебные временные интервалы для синхронизации всего коллектива абонентов в обслуживаемой зоне. В результате введения всех перечисленных дополнительных (неинформационных) временных интервалов в групповой сигнал снижается эффективность использования ресурса времени, принятого для временного уплотнения сигналов сообщений абонентов. Т. е. при одной и той же допустимой величине задержки доведения сообщения с ростом числа нарезаемых временных каналов сокращается длительность пакета сообщения, передаваемого в одном временном канале, а величина дополнительных временных интервалов остается неизменной. Отношение времени, затрачиваемого на обмен сообщениями, к общему времени, выделяемому на один временной канал, уменьшается. Кроме этого, при реализации временного разделения большого числа каналов пропорционально возрастает скорость передачи группового сигнала и при больших скоростях источников сообщений возникают трудности обработки группового сигнала из-за высоких требований к быстродействию элементной базы.

Системы связи с кодовым делением каналов являются асинхронными, но параллельный обмен сигналами сообщений в таких системах в отличие от частотного разделения каналов осуществляется в общей для всех абонентов полосе частот, выделенной на систему связи. Указанное свойство определяется квазиортогональностью ШПС сигналов на основе ПСП при произвольных временных сдвигах сигналов абонентов. Однако неортогональность адресных сигналов на основе ПСП, сформированных на образующих полиномах разного вида, приводит к взаимным помехам в каналах связи. Уровни этих помех определяются взаимными корреляционными свойствами (ВКФ) адресных ПСП и зависят от динамического диапазона уровней сигналов абонентов и от длины ПСП. При малых длинах ПСП уровни взаимных помех значительны, снижение их требует уменьшения числа одновременно обслуживаемых абонентов в заданной полосе частот. Однако с целью повышения эффективности использования выделенного на систему связи частотного ресурса принимаются меры по снижению уровней взаимных помех в системе связи. К ним относятся регулировка уровня излучаемой абонентами мощности по командам базовой радиостанции, нормирующая (выравнивающая) уровни сигналов абонентов на входе приемника базовой радиостанции, и разделение сигналов пространственно распределенных абонентов на группы с помощью направленных антенн. Рациональное число независимых секторов обзора антенной системы находится в пределах 4-6, соответственно в 4-6 раз от общего числа уменьшается число абонентов, создающих помехи друг другу. Однако указанные технические решения сложны в реализации и не всегда приемлемы по тактическим соображениям применения системы связи.

Таким образом, каждому из рассмотренных способов деления каналов при построении сотовой (зоновой) системы радиосвязи присущи свои недостатки. Системы с временным делением каналов при большом числе абонентов мало эффективны и требуют высокого быстродействия элементной базы при разработке устройств обработки группового сигнала. Системы связи с кодовым делением каналов обладают высоким уровнем взаимных помех при большом числе обслуживаемых абонентов и также малоэффективны при их использовании в мобильных системах и в условиях воздействий интенсивных помех.

Вместе с тем, несмотря на разные физические принципы, закладываемые во временное и кодовое деление каналов, они обладают общим свойством - достаточно хорошо работают при сравнительно небольшом числе реализуемых каналов связи. Исходя из этого возникает вопрос о возможности и целесообразности построения многоканальной сотовой (зоновой) системы радиосвязи на основе сочетания физических принципов временного и кодового деления каналов в единой системе связи. Причем при таком комбинированном принципе построения (параллельно-последовательная передача сигналов сообщений) число каналов каждого вида должно быть относительно малым. В частности, при реализации 5-10 временных каналов и последующем делении каждого временного канала на 4-8 кодовых общее число каналов, реализуемых в системе связи, может составлять величину от 20 до 80.

Ниже приводится анализ вариантов построения зоновой (сотовой) системы радиосвязи исходя из всего сказанного здесь.

Применение только ШПС (чистого кодового разделения каналов) в многоканальных системах подвижной радиосвязи до настоящего времени сдерживается сложностью обеспечения электромагнитной совместимости сигналов (ЭМС) в коллективе радиостанций, работающих в общей полосе частот при большом динамическом диапазоне изменений уровней радиосигналов.

Последнее объясняется неортогональностью радиосигналов, образованных в разных каналах псевдослучайными последовательностями (ПСП) разных видов. Даже одни из лучших ПСМ, M-последовательности, имеют в среднем относительные выбросы взаимнокорреляционных функций (ВКФ), равные Вследствие этого и наблюдается подавление принимаемого сигнала в одном канале (одной структуры ПСП) сигналом другого канала (другой структуры ПСП), если уровень сигнала от мешающего канала в канале приема сообщения в раз больше, чем уровень принимаемого сигнала.

При работе многоканальной зоновой (сотовой) системы радиосвязи с кодовым разделением каналов в канале приема сигнала одного абонента на базовой радиостанции будут присутствовать помехи от всех (M-1) остальных абонентов системы радиосвязи. Отношение сигнала к системной помехе в случае равенства на базовой станции всех M приходящих радиосигналов составит величину, близкую значению если уровни помех суммируются по среднеквадратичному закону. В частном случае Б=1023 и М=60 сигнал/помеха в канале приема 0,75-1, т. е. такая система неработоспособна даже при выравнивании сигналов всех абонентов. Для снижения уровня системных помех, т.е. увеличения отношения сигнала к помехе до приемлемой величины, например 10 дБ, число мешающих сигналов должно быть уменьшено до 5-25 в зависимости от значений ВКФ выбранных ПСП. Из этого следует, что единственный путь реализации системы с кодовым разделением достаточно большого числа каналов при использовании соответствующего ансамбля ПСП - это разбиение всех абонентов в зоне действия базовой радиостанции на группы, уровни радиосигналов в каждой из которых выравниваются на входе приемника базовой радиостанции изменением излучаемой мощности сигнала у каждого абонента данной группы. Причем уровни сигналов абонентов других групп на входе устройств кодового разделения сигналов базовой радиостанции должны быть значительно ослаблены относительно уровней сигналов данной группы. Так, в рассматриваемом примере для обеспечения при приеме сигналов от каждого из 60 абонентов нужно всех абонентов поделить на 3 группы по 20 абонентов в каждой. Необходимое взаимное ослабление сигналов между группами абонентов может быть достигнуто разбиением всей зоны действия базовой радиостанции на 3 сектора с помощью 3-х направленных антенн, сектор обзора каждой из которых составляет 120^o. В каждом секторе при этом будет обслуживаться 20 абонентов. Выравнивание уровней сигналов в одной группе абонентов может быть осуществлено соответствующим изменением мощности излучаемого радиосигнала у каждого абонента по командам базовой радиостанции на основании результатов измерения уровней приходящих сигналов.

Проведем упрощенную (приближенную) оценку требуемой точности работы системы автоматического регулирования мощности (АРМ). Для этого рассмотрим выражение где - коэффициент 1, учитывающий фактическое увеличение значения ВКФ, если у всех (М-1) абонентов ошибка регулирования одинакова и приводит к одинаковому возрастанию уровней сигналов помех на входе приемника базовой радиостанции. При сохранении требования к качеству приема 10 дБ взаимосвязь между M и может быть выражена в явном виде так как увеличение уровней помех может быть скомпенсировано только уменьшением числа одновременных переговоров M. Из последнего видно, что при ошибке регулирования мощности в 3 дБ (=1,41) допустимое число абонентов в одной группе снизится в 2 раза и станет M=13, а при 6 дБ (=2) - M=7. Если к тому же учесть, что высокую точность АРМ нужно выдерживать при изменениях регулируемой величины в пределах > 80 дБ и на фоне помех, то становится ясной сложность технических решений, сопровождающих данное направление реализации системы связи.

При воздействии мощных прицельных и заградительных преднамеренно организованных помех собственной помехозащищенности ШПС может оказаться явно недостаточно и необходимо рассматривать вопрос о сочетании ШПС с ППРЧ (эффективен при прицельных мощных помехах) и частотно-адаптивным режимом (эффективен при мощных заградительных помехах). Реализация же этих мер, в частности ППРЧ, требует введения в систему связи как режима синхронной работы всего коллектива абонентов, так и уплотнения времени передачи сигналов сообщений временными интервалами на перестройку радиостанций по частотам и их взаимную синхронизацию.

Дальнейшее разъяснение сущности предлагаемого способа должно производиться на основе свойств сигналов.

Корреляционные свойства сигналов. Из анализа существующего направления построения системы связи с кодовым разделением каналов следует, что основные проблемы, возникающие при ее реализации, связаны с недостаточно хорошими ВКФ неортогонального ансамбля сигналов, построенного на ПСП разного вида (разных образующих полиномах). Эти проблемы существенно усложняются при большом динамическом диапазоне возможных изменений уровней ШПС, излучаемых в общей полосе частот.

Вместе с тем хорошо известно, что автокорреляционные функции (АКФ) ПСП, в частности M-последовательностей, имеют существенно меньшие выбросы боковых лепестков. Такой вывод следует непосредственно из сравнения выражений для и АКФ=1/Б. Так, например, для периодического сигнала с базой Б=31 боковой лепесток равен 1/31 при всех сдвигах - +. Моделирование же 6-ти ВКФ периодических сигналов с базой Б=31 показало, что их боковые лепестки существенно больше, достигают значений до 9-11/31. Этот же вывод следует и из приведенной выше расчетной формулы для оценки усредненных характеристик выбросов ВКФ.

Ансамбль сигналов. Необходимо обратить особое внимание на тот факт, что и все циклические сдвиги ПСП одного вида имеют такие же АКФ=1/Б при - +. Последнее обстоятельство наводит на мысль попытаться использовать все возможные циклические сдвиги псевдослучайной последовательности одного вида для разделения сигналов. Максимально возможный ансамбль разделимых сигналов, построенных на циклических сдвигах и обладающий свойствами АКФ, будет равен значению Б/2 из очевидных соображений. Так для значений без сигнала Б=31; 63; 127; 255; 511 и 1023 ансамбли сигналов будут соответственно равны 15; 31; 63; 127; 255 и 511. Для сравнения выпишем ансамбли M-последовательностей разного вида для тех же значений баз: 6; 6; 18; 16; 48 и 60. Преимущество явно на стороне циклических сдвигов.

Работа системы связи на циклических сдвигах. Важно отметить, что конкретное значение номера циклического сдвига, задаваемое с базовой радиостанции абоненту в качестве кодового канала, определяет некоторый сдвиг во времени назначаемого ПСП сигнала относительно эталонного начального момента времени, хранящегося на базовой радиостанции. Поэтому любые дополнительные сдвиги во времени ПСП сигнала, поступающего от абонента на базовую станцию, будут приводить и к дополнительным сдвигам относительно начального эталонного момента времени на базовой радиостанции. При этом в зависимости от величины дополнительного сдвига времени назначенный данному абоненту номер циклического сдвига будет переходить в номер циклического сдвига другого абонента. То же самое будет происходить с сигналами всех остальных абонентов многоканальной системы связи с кодовым разделением каналов, построенных на циклических сдвигах ПСП. Т.е. при наличии дополнительных сдвигов времени у абонентов идентификация сигналов абонентов на базовой радиостанции невозможна.

При передаче сообщений от базовой радиостанции к абонентским весь ансамбль сигналов на циклических сдвигах ПСП формируется от одного опорного генератора и поэтому проблема дополнительных относительных сдвигов во времени излучаемых абонентам сигналов не существует.

При обычных способах синхронизации системы связи дополнительные временные сдвиги сигналов существуют всегда. Прежде всего это задержки за счет времени распространения радиосигнала от базовой радиостанции до абонента при установлении цикловой и поэлементной синхронизации. Т.е. сам начальный момент, относительно которого абонент будет отсчитывать назначенный ему номер сдвига ПСП, уже будет сдвинут относительно эталонного момента времени, хранящегося на базовой радиостанции. Затем задержка при распространении радиосигнала от абонента к базовой радиостанции увеличит дополнительный сдвиг.

Таким образом, распространенные способы синхронизации узкополосных и широкополосных систем радиосвязи, дающие задержку тактовых импульсов в синхронизируемых радиостанциях, здесь неприменимы. Выход из этого тупика возможен только при поиске путем построения специальной системы синхронизации, исключающей дополнительные сдвиги времени сигналов ПСП, приходящих от абонентов, относительно эталонных меток времени, хранящихся на базовой радиостанции. Т.е. система синхронизации у абонентов должна формировать тактовые импульсы передачи сигналов с упреждением на удвоенную величину времени распространения сигнала относительно тактовых импульсов, выделенных из сигналов базовой радиостанции.

Кроме сказанного, для полной реализации преимуществ способа адресования сигналов циклическими сдвигами ПСП необходимо и модуляцию сложных сигналов сообщениями производить без нарушения указанных взаимных корреляционных свойств сигналов абонентов.

Решение проблемы большого динамического диапазона уровней сигналов абонентов. Существующее направление решения проблемы работы многоканальной системы радиосвязи с кодовым разделением каналов состоит в разделении абонентов в зоне действия базовой радиостанции на отдельные группы абонентов с помощью направленных антенн, делящих всю территорию вокруг базовой радиостанции на отдельные секторы. Число выделяемых групп абонентов и соответственно число секторов обзора антенных устройств базовой радиостанции определяется отношением общего числа абонентов, подлежащих обслуживанию данной базовой радиостанцией, к числу абонентов, объединяемых в одну группу. В свою очередь число абонентов, объединяемых в одну группу, определяется требованиями к качеству выделения сообщения (отношению сигнала к помехе) на базовой радиостанции, зависящему от ВКФ ПСП и точности работы системы регулирования мощности излучения сигналов у абонентов. Главная техническая проблема - это реализация высокоточной (ошибка единицы децибел) системы автоматической регулировки излучаемой мощности сигналов у абонентов по сигналам базовой радиостанции в большом диапазоне изменения регулируемой величины ( 80 дБ) и на фоне помех.

Существенно упростить решение задачи автоматической регулировки мощности сигналов у абонентов либо вовсе исключить АРМ можно введением на базовой радиостанции классификации уровней сигналов абонентов и наряду с кодовым временного разделения каналов. Причем при кодовременном уплотнении сигналов вначале формируют B временных каналов, каждый из которых затем уплотняют K кодовыми каналами. Результирующее число кодовременных каналов определяется величиной M=BK.

Одну и ту же временную позицию назначают тем K абонентам, уровни сигналов которых близки друг другу в пределах точности измерения уровней. Т.е. при назначении абоненту номера кодовременного канала вводится однозначное соответствие между уровнем его сигнала на входе приемника базовой радиостанции и номером временного канала. Общий вид сигнала с кодовременным делением каналов показан на фиг. 1.

В результате на каждой временной позиции будут излучаться ПСП абонентов с близкими значениями уровней, что по конечному эффекту эквивалентно АРМ внутри одной группы абонентов. Роль же направленных секторов обзора антенн базовой радиостанции, отделяющих сигналы одной группы от другой, в данном случае выполняют временные позиции. Т. е. теперь группы создаются не по принципу секторов, а по принципу кольцевых зон. Границы одного кольца (разница между ближним к базовой радиостанции и дальним радиусами) определяются значениями минимального и максимального уровней сигналов абонентов, сгруппированных на одной временной позиции (фиг. 2).

Возможный относительный разброс U значений уровней сигналов от минимального до максимального в пределах площади одной кольцевой зоны на одной временной позиции зависит от числа B вводимых временных каналов, погрешностей оценки _АПО уровней сигналов и предельно возможного изменения уровней сигналов D абонентов, расположенных вблизи и на максимальной дальности от базовой радиостанции: U дБ = D дБ/B, если U дБ _АПО.

В частности, если D=80 дБ, B=5, то U=16 дБ. При D=80 дБ, B=15 и U=6 дБ, что допускает погрешности измерения уровней сигналов 3 дБ.

В процессе классификации сигналов на базовой радиостанции измеряют уровни сигналов абонентов (вступающих в связь и уже ведущих переговоры), затем их ранжируют, т.е. измеренные значения располагают в порядке возрастания их величин. Ранжированный ряд, представленный измеренными значениями уровней сигналов, будет содержать минимальное U₍₁₎ и максимальное U_(м) значения. Индекс (i) при U_(i) означает порядковый номер уровня сигнала абонента в ранжированном ряду. Исходя из значений U₍₁₎ и U_(м) вычисляют динамический диапазон уровней сигналов D дБ через отношение U_(м) : U₍₁₎. Далее, исходя из известного числа временных позиций (каналов) B, определяют допустимый относительный разброс сигналов U дБ = D дБ : B в пределах одной зоны, одинаковый для каждой временной позиции. После перевода децибел U дБ в отношение (разы) рассчитывают граничные значения напряжений, минимальное и максимальное, для каждого временного интервала из B. Так для 1-го интервала нижняя граница будет U₍₁₎, а верхняя (U₍₁₎). Всем абонентам, уровни сигналов которых попадают между этими границами, назначается для связи 1-ый временной интервал. Для второго интервала нижняя граница равна U₍₁₎, верхняя - (U₍₁₎) = U₍₁₎² и т.д. до последнего временного интервала, у которого нижняя граница U₍₁₎ ^B-1, а верхняя - U₍₁₎^B. В результате всего сказанного может быть составлена таблца, иллюстрирующая последовательность действий при назначении абонентам номера временного канала в соответствии с кольцевой зоной их нахождения по результатам измерения уровней сигналов абонентов и сравнения их с граничными значениями уровней, допустимыми для каждого временного канала.

При малом числе временных каналов B и большом динамическом диапазоне D уровней сигналов абонентов возможно дополнительное снижение уровня взаимных помех за счет введения АРМ в группе абонентов одной и той же кольцевой зоны. Однако условия применения АРМ при этом значительно упрощаются из-за снижения требований к диапазону регулирования усилителя мощности абонентской радиостанции в B раз. Так, например, если в системе с кодовым разделением каналов (без дополнительного временного разделения) необходимо регулировать мощность в пределах 80 дБ ( 10⁸ раз), то в системе с кодовременным делением каналов при регулировании мощности передатчиков абонентов, находящихся в пределах одной кольцевой зоны, достаточно при B=5 - в пределах 6 раз (16 дБ); при B=10 - 2,5 раза (8 дБ) и при B=25 - 1,5 раза (2,3 дБ).

Рассматриваемый здесь способ образования абонентских групп по принципу объединения в одном временном канале тех абонентов, уровни сигналов которых на входе приемника базовой радиостанции близки друг к другу, может иметь несколько вариантов реализации. Наиболее предпочтительным, по нашему мнению, является следующий.

Разделим процесс выравнивания уровней сигналов абонентов на 2 этапа: предварительный и окончательный. В процессе предварительного этапа по результатам измерения уровня радиосигнала базовой радиостанции абонентские радиостанции производят грубую установку мощности собственных передатчиков, соответствующую нижней границе качественного приема сигналов сообщений на базовой радиостанции. В результате этого исходный динамический диапазон изменений уровней сигналов, приходящих на базовую радиостанцию, сокращается с 80-90 дБ до 10-20 дБ. На втором этапе происходит окончательное выравнивание уровней сигналов абонентов до 2-3 дБ путем объединения в одном временном канале абонентов с близкими значениями уровней сигналов.

Пусть радиостанции абонентов зоновой (сотовой) системы радиосвязи перед вхождением в связь измеряют уровень сигнала базовой радиостанции. При этом в каждой радиостанции будет сформирована своя оценка, значение которой определяется удалением каждого конкретного абонента от базовой радиостанции.

Далее, если предложить, что на предельных дальностях действия базовой радиостанции граничный уровень ее сигнала U_гр.б на входе абонентского приемника равен уровню граничного сигнала U_гр.а от абонентского передатчика на входе приемника базовой радиостанции, т.е. U_гр.б = U_гр.а, то отношение измеренного значения сигнала базовой радиостанции U_р.б к ее граничному значению U_р.б/U_гр.б будет с некоторой погрешностью соответствовать отношению U_р.а/U_гр.а, где U_р.а - уровень сигнала от абонентской радиостанции на входе базовой радиостанции при одном и том же взаимном удалении абонентской и базовой радиостанций. Из последнего следует, что по измеренному значению уровня сигнала U_р.б базовой радиостанции может быть спрогнозировано ослабление мощности абонентской радиостанции, приводящее к уровню U_гр.а сигнала на входе базовой радиостанции, т.е. необходимое ослабление номинальной мощности излучения абонентской радиостанции составит величину (U_р.б/U_гр.б дБ).

Введенное ранее предложение о равенстве U_р.б/U_гр.б=U_р.а/U_гр.а будет справедливым, если на прием и на передачу на базовой радиостанции используется одна и та же антенна, так же как и на абонентской радиостанции, хотя сами антенны могут различаться между собой, а излучения сигналов производятся на одной и той же радиочастоте. Тогда четырехполюсник, рассматриваемый между входными и выходными клеммами антенн соответственно передающей и приемной сторон, является линейным и обратимым.

Более точное соотношение меду измеренным уровнем сигнала базовой радиостанции и величиной необходимого ослабления мощности передатчика абонентской радиостанции при разных передающей и приемной антеннах может быть достигнуто в процессе предварительных расчетов, учитывающих высоту подъема и коэффициент усиления антенн, различие номинальной мощности передатчиков и чувствительности приемников базовой и абонентской радиостанций и других факторов. Результаты расчетов могут быть занесены в память ЭВМ абонентской радиостанции в виде таблицы.

В результате указанной привязки уровней сигналов всех абонентов, удаленных на разные расстояния от базовой радиостанции, к одному и тому же уровню U_гр.а на входе приемника базовой радиостанции (с некоторой погрешностью _U) существенно сужается динамический диапазон изменений уровней сигналов абонентов, приходящих на базовую радиостанцию. При этом измерения уровней сигналов абонентов в процессе их классификации при назначении временного канала передачи сообщений могут быть произведены с более высокой точностью, а разброс уровней сигналов абонентов в одной группе кодовых каналов одного временного канала может быть значительно уменьшен.

Действительно, если мощности передатчика всех абонентов соответствуют одному и тому же уровню сигнала на входе базовой радиостанции с погрешностью _U=