Многоканальные антенные системы сотовой связи нового поколения с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией

• Автор: Скородумов, Андрей Иванович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 331 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Обозначения и сокращения

Введение
1 Повышение эффективности использования радиочастотного спектра -необходимое условие развития сотовой связи

1.1 Эволюция технологий сотовой связи

1.2 Проблемы внедрения перспективных систем сотовой связи

1.3 Пути повышения эффективности использования радиочастотного спектра

1.4 Научно - технические направления повышения спектральной эффективности систем сотовой связи
Выводы
2 Исследование возможностей выделения радиочастотного ресурса для систем сотовой связи третьего поколения
2.1 Анализ потребностей систем сотовой связи стандарта UMTS в радиочастотном ресурсе
2.2 Результаты исследований в Опытной зоне сетей связи стандарта UMTS
2.3 Радиочастотный ресурс для взаимодополняющих сетей сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа
Выводы
3 Исследование возможностей применения ВТСП фильтров для повышения спектральной эффективности сотовой связи
3.1 Модель радиоприёмного канала базовой станции с ВТСП фильтром
3.2 Численное исследование характеристик ВТСП фильтров
3.3 Исследование эффективности применения ВТСП фильтров
3.4 Влияние ВТСП фильтра на динамический диапазон радиоприёмного устройства базовой станции сотовой связи
3.5 Результаты экспериментальной разработки ВТСП фильтров
Выводы
4 Исследование возможностей применения многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией для повышения спектральной эффективности сотовой связи
4.1 Постановка задачи
4.2 Оптимизация многоканальных антенных систем сотовой связи с пространственной фильтрацией сигналов

4.3 Оптимизация многоканальных антенных систем с пространственной фильтрацией при наличии помех, сосредоточенных по направлениям прихода
4.4 Исследование возможностей повышения спектральной эффективности сотовой связи при использовании многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией
4.5 Исследование характеристик направленности многоканальных антенных систем сотовой связи с оптимальной пространственной фильтрацией
Выводы
5 Исследование путей построения полифокальных антенн со сферическими диэлектрическими линзами для перспективных систем сотовой связи
5.1 Метод анализа полифокальных антенн со сферическими диэлектрическими линзами при произвольном амплитудно-фазовом распределении поля в раскрыве облучателя
5.2 Исследование и оптимизация характеристик полифокальных антенн со сферическими диэлектрическими линзами
Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложение 1. Результаты численного исследования характеристик фильтров Баттерворта, Чебышева, Золотарёва и ПЗФ
Приложение 2. Результаты численного исследования эффективности
использования канальных ВТСП фильтров в базовых станциях сотовой связи
Приложение 3. Результаты численного исследования спектральной
эффективности ССС при использовании многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ААР - адаптивные антенные решётки
АР - антенная решётка
АТ - абонентский терминал
АУ - антенное устройство
АФР - амплитудно-фазовое распределение
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика
БС - базовая станция
БШД - беспроводный широкополосный доступ ВСПС - виртуальная сеть подвижной связи ВКР - Всемирная конференция радиосвязи ВТСП - высокотемпературная сверхпроводимость ГКРЧ - Государственная комиссия по радиочастотам ДДБ - динамический диапазон по блокированию ДДИ - динамический диапазон по интермодуляции ДН - диаграмма направленности ДОС - диаграммо - образующая схема ЗА - зеркальная антенна
КИП - коэффициент использования поверхности
КНД - коэффициент направленного действия
КПД - коэффициент полезного действия
КУ - коэффициент усиления
JIA - линзовая антенна
МСЭ - Международный союз электросвязи
МШУ - малошумящий усилитель
НИР - научно-исследовательская работа
ПЗ - полоса задерживания
ПЗФ - полосно-заграждающий фильтр
ПП - полоса пропускания
ППФ - полосно-пропускающий фильтр
РРС - радиорелейная станция
РЧР - радиочастотный ресурс
РЧС - радиочастотный спектр

Перспективным направлением во всем мире признана разработка так называемых «интеллектуальных» антенн для сетей сотовой связи. «Интеллектуальные» антенны, изменяя направление максимума или ширину своей диаграммы направленности, способны усиливать сигнал с учетом расположения абонентов и потребляемого ими трафика. Такая необходимость обусловлена высокой плотностью и неравномерностью распределения абонентов в современных мегаполисах, изменением трафика в течение дня, недели или в связи с проведением каких-либо массовых мероприятий. Использование «интеллектуальных» антенн повышает пропускную способность сети с одновременным уменьшением вредного влияния интерференции, способствуя тем самым более эффективному использованию РЧС [4, 26].
Эффективным способом организации сотовой связи и БШД является использование системы HAPS (High Altitude Platform System) с высокоподнятой платформой. Высокоподнятые платформы находятся на высоте 15...20 км и могут обеспечить зону обслуживания, для- радиопокрытия которой в случае развертывания традиционной сети потребовались бы десятки (в некоторых случаях - сотни) БС. Такое решение особенно актуально для обеспечения радиопокрытия обширных территорий с низкой плотностью населения или в случае необходимости быстрого строительства сети на начальном этапе ее развертывания, поскольку затраты для ввода в строй высокоподнятой платформы существенно меньше, чем на строительство площадок и установку оборудования десятков БС. Для России перспективность таких проектов очевидна ввиду ее большой территории, но для практического использования высокоподнятых платформ предстоит разрешить проблемы, связанные со стабилизацией их положения в пространстве и увеличением срока непрерывной работы [22, 26].
Применение в ССС элементов ВТСП с высокотемпературной сверхпроводимостью улучшает избирательность радиоприемных устройств, упрощает решение задач в области обеспечения помехоустойчивости и ЭМС, способствует повышению эффективности использования РЧС. Так, применение ВТСП фильтров в БС позволяет расширить зону покрытия и увеличить степень подавления помех по соседним каналам приема при сохранении качества обслуживания абонентов [22, 26, 154-156]. Подробно вопросы использования ВТСП фильтров исследуются в главе 3.
Таким образом, повышение технической, экономической и функциональной эффективности использования РЧС представляет интерес для всех: для человека, общества, бизнеса и государства. Создание в России эффективной системы управления РЧС на основе применения экономических и административных методов может внести существенный вклад в экономику страны и развитие социальной сферы, ускорить