Проблемы использования
К сожалению, и у радиочастотного диапазона есть свои проблемы и минусы:
· Теневая зона
При распространении сигнала от базовой станции он встречает на своем пути различные препятствия искусственного и естественного происхождения. К преградам искусственного происхождения можно отнести жилые здания, производственные корпуса, широкие мосты и виадуки и т.п. К препятствиям естественного происхождения относятся горы, холмы, обрывы, высокие лесные массивы и т.д. Таким образом, любой более-менее широкий объект, возвышающийся над земной поверхностью хотя бы на несколько метров может создать препятствие. В зависимости от размеров преграды возможны несколько вариантов: сигнал, возможно, просто будет огибать препятствие, либо за встретившимся объектом образуется так называемая теменная зона с очень низким уровнем сигнала, либо сигнал будет отсутствовать вовсе.
Обычно объекты, которые могут стать преградой известны еще до развертывания сети связи и проектирование осуществляется с самого начала с учетом возможных препятствий. Существует достаточно много решений данной проблемы. Во-первых, для закрытия обширных теменных зон с большим числом потенциальных абонентов в данной зоне может быть, установлена дополнительная базовая станция. При этом она может быть в конфигурации с малой емкостью. Если речь идет о малонаселенной теменной зоне, то наиболее разумным решением будет установка репитера (переизлучателя). Принцип его работы заключается в том, что репитер забирает емкость какой-либо другой базовой станции и излучает сигнал сотовой связи в заданной местности. Однако на практике оказывается, что установка репитера обходится не на много дешевле, чем строительство полноценной базовой станции, но при этом репитер имеет ограничения по емкости и возможности расширения, а также расходует ресурсы другой BTS.
· Многолучевое распространение сигнала
Радиосигнал, на пути распространения от источника к приемнику может встречать какие-либо преграды. При этом сигнал может быть поглощен ими либо отражен. После чего этот сигнал снова может быть отражен в сторону получателя. В этом случае данный сигнал достигнет приемника, однако произойдет это с опозданием. С другой стороны, остальная энергия сигнала может достичь приемник без переотражения за более короткое время или пройти большее число отражений что в свою очередь приведет к еще большим задержкам. Данный эффект возникает, когда между источником и приемником возникают несколько путей доставки сигнала. При этом энергия сигнала будет распределена между копиями сигнала неравномерно, что в итоге может привести к ситуации, когда приемник не сможет получить достаточно энергии хотя бы в одной из копий для однозначного приема сигнала.
|
· Замирание сигнала
Сигнал на радио интерфейсе редко когда распространяется по прямой. На пути распространения обычно попадаются различные препятствия, которые ведут к отражениям сигнала и изменению его траектории. В результате может сложиться ситуация когда к приемнику будут поступать не одна а сразу несколько сдвинутых по времени копий исходного сигнала с разными амплитудами. Причем энергия исходного сигнала будет распределена между копиями неравномерно. Это так называемое явление многолучевого распространения сигнала. Само по себе это явление не ведет к большим проблемам, т.к. существуют достаточно эффективные методы борьбы, например, Rake-приемник. Однако может сложиться ситуация когда две копии сигнала придут в противофазе. Это означает, что копия сигнала может задержаться на промежуток времени кратный периоду сигнала. В таком случае два луча сигнала могут сложиться в приемнике и нейтрализовать друг друга. Если окажется, что эти два луча в сумме несли весомую энергию сигнала, то это может привести к увеличению числа ошибок и снижению качества канала связи. Это явление получило название "замирания" сигнала, т.е. сигнал вроде как перестает на время поступать между источником и приемником.
|
Выделяют две основные разновидности замираний в зависимости от эффекта, оказываемого ими и их причины: быстрые и медленные замирания. Медленные замирания вызваны, как правило, плохими метеоусловиями и существуют достаточно эффективные методы борьбы с ними. Быстрые замирания вызваны преимущественно движением приемника (источника) или препятствиями близкорасположенными с получателем сигнала. Этот вид замираний частотно селективен, т.е. изменение частоты, на которой ведется передача, может или снизить этот эффект, или полностью его убрать.
Таким образом, замирания сигнала – это одна из самых важных проблем в сотовой связи. Однако многолетний опыт и большой объем наработок в области сотовой связи позволяют в настоящее время достаточно эффективно бороться с замираниями.
· Временная задержка
Телекоммуникационный сигнал, распространяется от источника по какому-либо каналу связи: электрический, оптический кабель или радиоэфир. При этом в зависимости от среды распространения и используемой частоты сигнал будет приходить к получателю с той или иной задержкой. Если задержка для всех посылок сигнала будет постоянна и не превышать определенного максимального порога, то она не влечет за собой каких-либо существенных последствий. Обычно борьбу с небольшими задержками (порядка нескольких сотен микросекунд или миллисекунд) ведут, вводя в структуру сигнала небольшие защитные интервалы. Однако если задержка вызвана переотражением или неоднородностью среды распространения, то задержка может начать изменяться и даже выходить за пределы защитного интервала. Это в свою очередь может привести к наложению двух соседних по времени посылок и потери части информационного потока.
Временные задержки могут оказывать не только вред, но и приносить пользу. В частности, в сотовой связи длительность задержки сигнала в радио интерфейсе может говорить о расстоянии, находящемся до объекта, т.е. мобильной станции (MS) абонента. Эта информация используется для подстройки мощности излучения передатчика. В стандарте GSM (Global System for Mobile Communications), например, максимальная дальность связи может достигать 35 км. Максимальное значение задержки (Timing advance) может быть равно 64 единицам. Соответственно расстояние от базовой станции до абонента может быть определено с точностью до 550 метров. Еще одним полезным приложением временных задержек является возможность предоставления сервиса "Определение местоположения". Если мобильная станция получает сигнал одновременно нескольких базовых станций и зная их географические координаты, то вычисление местоположения сводится к обычной геометрической задаче. Причем чем от большего числа базовых станций MS получает сигнал, тем более точным может быть определение местоположения, иногда достигая нескольких десятков метров.
· Затухание сигнала
Для передачи телекоммуникационных сигналов применяются различные среды: электрический или оптический кабель связи, воздушное пространство и т.п. При этом не зависимо от выбранного способа передачи первоначальная энергия сигнала, которая была на выходе передатчика будет уменьшаться. Иными словами, сигнал будет затухать. Главным негативным следствием этого процесса будет сложность в приеме сигнала, т.е. если энергия сигналы на выходе канала связи будет меньше некоего уровня (порога чувствительности приемника), то сигнал может быть принят с ошибкой.
В зависимости от канала связи причин затухания может быть достаточно много. В любом случае главная причина – неидеальность среды передачи. В частности, электрический канал связи обладает неким сопротивлением и чем выше это сопротивление, тем выше будут потери. Энергия будет рассеиваться на нагрев проводника. Для оптического канала связи основной причиной затухания являются примеси в проводнике и неоднородности. Из-за наличия примесей и неоднородностей часть полезной энергии переотражается обратно в сторону источника или выходит за пределы оптического волокна.
Для радиоканала существует целый ряд причин затухания. Главной из них является рассеивание энергии сигнала на тепло, т.е. практически радиопередатчик "греет" окружающее пространство. Однако данный вид потерь вполне предсказуем и обладает свойством линейности. Таким образом, зная затухание сигнала для определенной частоты на единицу длинны, заранее можно рассчитать необходимую мощность излучения передатчика для передачи сигнала на заданное расстояние.
Большую проблему для сотовой связи создают искусственные объекты. Например, стена жилого дому вносит очень ощутимое затухание, в результате чего в центре здания связи может не быть вовсе. Решением этой сложности является размещение специальных Indoor (внутриобъектовых) – базовых станций, которые специально предназначены для создания устойчивого покрытия внутри подобных объектов. К сожалению, размещение даже внутриобъектовой базовой станции – это достаточно дорого и к этому прибегают в редких случаях, когда речь может идти о быстрой окупаемости или высокой важности клиента для оператора. В остальных случаях решение данной проблемы остается на плечах самого абонента. Решить эту проблему можно установив на мобильный телефон (MS) внешнюю антенну или подойдя к открытому пространству, например, к окну.
Вывод.
В ходе работы я узнал очень много о радиочастотном диапазоне:
· заглянул в его историю.
· узнал о его характеристике.
· применении в истории.
· рассмотрел прогресс, который он прошёл в развитии.
· применение его в современной аппаратуре.
· посмотрел на перспективы в будущем.
· узнал о его недостатках и способах решения их.
В итоге я хотел бы подвести черту:
Несмотря на недостатки у радиочастотного диапазона есть огромный потенциал, который мы пока ещё не открыли.
Список использованной литературы
1. http://celnet.ru/probrad.php
2. http://taksofon.com/414-problemy-voznikayushhie-vo-vremya-peredachi-radiosignala.html
3. https://www.google.ru/search
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/LTE
5. https://www.google.ru/search?q=LTE&newwindow
6. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1190541
7. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B