Подвижные абоненты, находящиеся в ячейках, обслуживаются BTS, которые представляют свободный частотный канал, каждой MS при поступление вызова от нее. Все BTS с помощью коммутационной системы могут соединяться друг с другом, а также имеют выход в обычную ТЛФ сеть. Коммутационная система может быть либо сосредоточенной в виде ЦС, либо распределенной, что позволяет снизить первоначальные затраты на этот вид обслуживания. В последнем случае узлы коммутации устанавливаются на BTS. Каждой BTS, оснащенный приемопередающей аппаратурой, предоставляется набор частотных каналов, причем на всех BTS, которые разделены защитным интервалом D, одни и те же каналы используются повторно - это основной принцип ССПС, который определяет высокую частотную эффективность системы. Смежные BTS, использующие различные частотные каналы, образуют группу из С станций (рис. 3.2).

Рис.3.2. Группа смежных станций.

        Величина С является частотным параметром системы (кластер), так как определяет минимально возможное число каналов ССПС. Если на каждой BTS набор состоит из L каналов с шириной полосы F_k, то общая ширина полосы ССПС в направлении передачи составит F_c=F_klC. Количество BTS (L) на территории обслуживания радиусом Ro приближенно определяется как

L=1,21 (R_о/R)²

Тогда число активных абонентов на всей территории обслуживания определяется как N=Ll, а эффективность использования спектра частот как

G=N/F_c=L/F_kС = 1,21 R_o²/ F_kCR²

т.е. она не зависит от числа каналов в наборе l и возрастает с уменьшением радиуса ячейки R. Отсюда следует, что чем меньше радиус R ячейки, тем чаще можно повторять частоты, т.е. их одновременное использование. Кроме того, следует выбирать меньшее значение частотного параметра С.
        При шестиугольной форме ячеек, имеет место оптимальное соотношение между величиной С и защитным интервалом D (интервал между ячейками с повторяющимися частотами).

C=(D/R)²/3

Кроме того, шестиугольная форма ячеек обеспечивает наилучшую аппроксимацию круговой зоны в системе с ограниченной мощностью передатчика MS и возможностью систематизировать распределение частотных каналов.
        Рассмотренная схема двухмерного покрытия территории несколько отличается от схемы линейного расположения ячеек одной длиной цепью. Линейное расположение представляет наибольшей интерес при построении систем радиального направления, например, вдоль автомагистралей. При этом минимально необходимое число частотных каналов определяется как С = D / 2R.
        Опыт эксплуатации и расчеты показывают, что уменьшение R и отношения D/R в ССПС позволяют достичь высокой пропускной способности и частотной эффективности. Однако, чрезмерное уменьшение радиуса ячейки вызывает резкое увеличение числа пересечений условных границ ячеек при передвижении абонентов. В связи с этим возрастает поток данных, требующих обработки, что может привести к перегрузке подсистем управления и коммутации и, как следствие, отказу системы. Кроме того, при малых значениях R могут иметь место отклонения от точного расположения антенны BTS в условиях реальной местности. Расчеты показывают, что при R = 1,6 км смещение антенны BTS на четверть радиуса относительно геометрического центра приведет к снижению отношения сигнал/помеха на входе приемника BTS на 10 %.
        Величина D/R определяется заданным уровнем взаимных помех, при малых значениях D/R требуется принимать специальные меры, направленные на сохранение высокой помехоустойчивости приема.
        Одним из методов повышения помехоустойчивого приема является использование направленных антенн. Например, в системе AMPS (США) применение трех - 120°- антенн, вместо ненаправленных (рис. 3.3) при заданном отношении сигнал/помеха на входе приемника позволяет снизить частотный параметр до значения С = 7 (против С = 12, для ненаправленных антенн).

Рис.3.3. Cистема AMPS.

        Одним из способов распределения каналов является метод сдвоенной структуры. Согласно наиболее простому правилу этого метода, BTS выделяется набор каналов, имеющих номера: k, k + l, k+lС, где k - номер BTS в группе станций, использующих разные наборы, т.е. k = 1,2 … С. Например, при l = 7 в ячейках, обозначенных цифрой 3, используются каналы 3,10,17,24 … и т.д.
        В системе с направленными антеннами подавление межсимвольных помех будет еще более эффективным за счет соответствующей пространственной ориентации антенны смежных каналов.
        Другие методы подобного частотного планирования (фиксированного), дают примерно тот же результат по обеспечению уровня межсимвольных помех.
        Помимо фиксированного метода распределения частотных каналов, известен динамический способ распределения, основное значение которого - повышать эффективность использования каналов и снизить вероятность блокировки вызова, когда каналы данной ячейки все заняты. При этом тем BTS, на которых все каналы заняты, на время сеанса связи предоставляются каналы из соседних ячеек.
        Можно так же использовать гибридные методы распределения каналов. В таких системах каждой BTS выделяется фиксированный набор каналов, а так же некоторое число динамически распределенных каналов. При этом построении вероятность блокировки вызова зависит как от имеющейся нагрузки на канал, так и от выбранного соотношения между числом фиксированных и динамических каналов.
        Важным достоинством динамического и гибридного распределения является то, что они позволяют осуществить выравнивание ТЛФ нагрузки на один канал, если ее плотность не постоянна. При фиксированном распределении это достигается уменьшением радиуса ячейки, а так же путем увеличения числа каналов на BTS в местах с высоким трафиком. По такому принципу осуществляется первоначальный запуск системы, т.е. сначала вводится несколько BTS с крупными ячейками, а затем путем постепенного дробления сотовой решетки система входит в режим максимальной пропускной способности.
        При проектировании ССПС важное значение имеет не только изучение вопросов частотного планирования и распределения каналов, но и исследование распространения УКВ в городских и пригородных зонах. Проведенные многочисленные экспериментальные исследования распространения УКВ в условиях городской и сельской местности, где возможны многократные отражения (многолучевость), показали, что затухание радиоволн существенным образом зависит лишь от высоты h антенны BTS и уменьшается с увеличением последней. Кроме того, мощность сигнала в зависимости от расстояния между антеннами изменяется примерно одинаково.
        ССПС присущи также внутрисистемные помехи, обусловленные, с одной стороны, взаимными помехами ячеек с совмещенными каналами, а с другой - наличием межканальных помех. Уровень взаимных помех определяется выбранными параметрами сети С и D, которые при заданной пропускной способности и выделенной полосе частот позволяют определить число мешающих станций. Если общее число BTS не велико, т.е. L не существенно превышает величину С, то в системе может быть всего одна или несколько мешающих станций.
        Существуют различные методики расчета внутрисистемных взаимных помех. Результаты расчетов по ним приблизительно одинаковы. Анализ таких расчетов показывает, что для увеличения помехоустойчивости и более эффективного использования спектра целесообразно устанавливать на BTS направленные 120° - антенны. В этом случае каждая BTS имеет трехсекторную антенну, которая располагается в одном из углов шестиугольной ячейки, таким образом, охватывает одновременно три ячейки. Так как на каждую ячейку приходится три сектра от трех BTS, то общее число BTS равно числу ячеек системы. Для худшего случая, когда MS расположена в одном из углов шестиугольной ячейки, при С = 1, отношение сигнал/помеха на входе приемника возрастает до величины 1,7 дБ. В общем случае показывается, что направленное излучение является эффективной мерой снижения уровня взаимных помех в ССПС.