Влияние высоты установки антенны БС на уровень принимаемого сигнала

МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ I НАУКИ УКРАРЗНИ

ХАРКIВСЬКИЙ НАЦРЖОНАЛЬНИЙ УНIВЕРСИТЕТ РАДIОЕЛЕКТРОНIКИ

Кафедра ТАВР

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по предмету

"ТЕХНОЛОГИИ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ"

Виконав:

екстерн спец. ТЗТе-08

Фесюнiна Л.РЖ.

Перевiрив: доц. каф. ТАВР Стародубцев Н.Г.

Харкiв 2009

1. ВЛИЯНИЕ ВЫСОТЫ УСТАНОВКИ АНТЕННЫ БС НА УРОВЕНЬ ПРИНИМАЕМОГО СИГНАЛА

При расчете уровня сигнала в точке приема необходимо учитывать волны, отраженные от земной поверхности. Влияние отраженных от поверхности земли лучей на устойчивость связи можно учесть на основании двулучевой модели (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 тАУ Двулучевая модель распространения сигнала БС

Множитель ослабления относительно поля свободного пространства можно представить следующим образом

, (1.1)

где α - коэффициент отражения от поверхности земли; Ф - фазовый сдвиг между прямым лучом и отраженным от Земли. Обычно принимают α = -1, поскольку угол падения обычно мал. В этом случае выражение (1.1) можно записать следующим образом

(1.2)

В свою очередь

(1.3)

где Δr=r₁-r₂ - разность хода лучей; α -длина волны.

На основании построений на рис 1.1 можно записать

(1.4) и , (1.5)

где h₁ и h₂- высоты установки антенн БС и МС соответственно; d-расстояние от БС до МС.

Выражение (1.4) и (1.5) можно переписать в виде

На практике обычно d >> h₁+h₂,поэтому можно применить известное приближенное равенство , где α << 1.

Тогда

(1.6)

Подставляя (1.6) в (1.3) и (1.2), получаем

(1.7)

Мощность сигнала на входе МС приемника может быть рассчитана по формуле

(1.8)

где Р₁ - мощность передатчика БС; G₁,G₂ - коэффициенты усиления антенн БС и МС соответственно; - затухание энергии в свободном пространстве.

Подставляя (1.7) в (1.8), находим

(1.9)

Если ΔФ < 0,6 рад, то sin(ΔФ/2)ΔФ/2 и формула (1.9) принимает вид

(1.10)

Выражение (1.10) позволяет установить, что потери энергии на участке распространения будут составлять 40 дБ/дек.

В самом деле, если d₁=l км и d₂=10 км, то при прочих равных условиях

(1.11)

Таким образом, мощность сигнала на входе приемника обратно пропорциональна d⁴ , т.е.

где а - коэффициент пропорциональности.

При расчетах потерь энергии в свободном пространстве действует другое правило, а именно 20 дБ/дек, т.е.

Для реальных городских радиотрасс имеем

где γ=2..5.

Величина γ не может быть меньше 2, т.к. это значение соответствует свободному пространству.

Из (1.10) также следует, что увеличение высоты установки антенны БС приводит к увеличению уровня сигнала на входе приемника МС примерно на 6 дБ/окт.

В самом деле, удвоение высоты установки антенны БС дает

(1.12)

По вполне понятным причинам высота установки антенны МС не превышает 3 м, поэтому влияние ее высоты на энергетику линии обычно не рассматривают.

В формуле (1.9) не учтены многие факторы, влияющие на распространение радиоволн, а именно: шероховатость поверхности Земли, тропосферное отражение, рельеф местности и многие другие. Поэтому при расчетах часто прибегают к материалам, полученным на основании измерений и статистического усреднения результатов наблюдения.

2 МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ

Эффективность ССПР зависит от большого числа параметров и может служить показателем соответствия системы своему назначению, указывая степень ее технического совершенства и экономической целесообразности. Для количественной оценки эффективности сети подвижной радиосвязи можно использовать: пропускную способность; достоверность передачи информации; количество каналов, в выделенной полосе частот; размеры обслуживаемой территории; стоимость эксплуатации; статистические параметры трафика и другие факторы.

Обычно эффективность ССПР оценивают числом абонентов, приходящихся на выделенную полосу частот. Такой метод оценки достаточно нагляден и позволяет сравнивать различные системы подвижной радиосвязи.

Допустим, что МС равномерно распределены на территории обслуживания, имеющей вид круга радиуса R₀ с площадью . Каждая сота представляет собой шестиугольник с радиусом описанной окружности R, имеющий площадь

(2.1)

Количество БС на территории обслуживания

(2.2)

Размерность кластера К является частотным параметром системы, т.к. определяет минимально возможное число каналов в ССПР. Если на каждой БС набор состоит из п_с с шириной полосы каждого канала F_к, то общая полоса частот для ССПР (с учетом повторяемости частот) в направлении передачи составит

Число активных абонентов на всей территории обслуживания равно В этом случае эффективность использования выделенной полосы частот

(2.3)

Из (2.3) следует, что эффективность ССПР не зависит от числа каналов на БС и возрастает с уменьшением радиуса ячейки R. В сущности это указывает на то, что уменьшая размеры ячеек можно повысить повторяемость частот, т.е. их одновременное использование в сети. Кроме того, из соотношения (2.3) следует целесообразность уменьшения размерности кластера К. Рассмотрим более подробно влияние размерности кластера на характеристики ССПР, в частности на уровень взаимных помех, возникающих вследствие повторного использования рабочих частот (рис.2.1). Взаимные помехи можно разделить на два вида.

Во-первых, мобильные станции в ячейках с совпадающими частотами создают помехи в каналах приема базовой станции соты номер один, находящейся в центре рис. 2.1 Отношение сигнал/помеха на входе приемника БС определяется выражением

(2.4)

где Р_пр.б тАУ мощность сигнала МС центральной соты на входе приемника собственной БС;

Р_ш.б тАУ мощность тепловых шумов приемника БС;

Р_п._м.i тАУ мощность помехи от МС в совпадающей соте i-го кластера первого круга;

К₁ тАУ число совпадающих сот первого круга.

Во-вторых, базовые станции всех совпадающих ячеек в первом круге создают помехи мобильным станциям, находящихся в центральной соте. Отношение сигнал/помеха в этом случае

(2.5)

где Р_пр.м тАУ мощность сигнала БС центральной соты на входе приемника МС этой же соты;

Р_ш.м тАУ мощность тепловых шумов приемника МС;

Р_п.б1 тАУ мощность помех от БС совпадающей ячейки i-го кластера первого круга.

Ячейки, создающие помехи на совпадающих частотах

Вместе с этим смотрят:

GPS-навигация

GPS-прийомник авиационный

IP-телефония и видеосвязь

IP-телефония. Особенности цифровой офисной связи

Unix-подобные системы