Курилов Е.И. 29 вариант_3. Курсовая работа по дисциплине Сети связи с подвижными объектами

• Название: Курсовая работа по дисциплине Сети связи с подвижными объектами
• Дата: 15.02.2022
• Размер: 1.82 Mb.
• Имя файла: Курилов Е.И. 29 вариант_3.docx
• Тип: Курсовая; #362350
• страница: 4 из 6

3.2 Антенна БС

Согласно исходных данных для проекта определена широкополосная антенна XU-900-65-12.5i характеристики антенны представлены в таблице 2.3.
Таблица 3.2 – Характеристики антенныXpolPanel 880-960 30⁰ 13 dB

Показатель	Значение
Частотныйдиапазон, МГц	880 MHz- 960 MHz
Горизонтальная диаграмма направленности, °	30
Вертикальная диаграмма направленности, °	8,5
Коэффициент усиления антенны, дБи	13
Подавление верхней боковой моды, дБ	более 10
Соотношение фронт/тыл, дБ	более 24
VSWR	<1.4:1 880 MHzto 915 MHz <1.3:1 925 MHz to 960 MHz
Изоляция между портами, дБ	30
Изоляция между диапазонами, дБ	30
Максимальная входная мощность, Вт	500
Поляризация	+45°, -45°

Рисунок 3.2 – Диаграммы направленности антенны XpolPanel 880-960 30⁰ 13 dBв а) горизонтальной иб) вертикальной плоскости.

3.3 Оборудования AС

В качестве клиента беспроводной сети стандарта GSM в проекте выбран смартфон HTCMAX 4G.

HTC MAX 4G - первый в мире коммуникатор с поддержкой GSM и WiMAX. Был разработан компанией HTC, по заказу российского оператора сетей WiMAXСкартел (бренд Yota).

Работает под управлением операционной системы WindowsMobile 6.1 Professional и оснащен рядом уникальных предустановленных сервисов Yota (Yota - музыка, Yota ТВ, Yota Видео Демо).
Внешний вид смартфона представлен на рисунке 3.3.



Рисунок 3.3 – Внешний вид HTCMAX 4G
Технические характеристики HTCMAX 4G приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Технические характеристики HTCMAX 4G

Показатель	Значение
Стандарты	GSM 900/1800/1900, 3G, WiMAX
Интерфейсы	Wi-Fi, Bluetooth 4.1, USB, NFC
Спутниковая навигация	GPS
Уровень мощности передатчика, дБм	20
Чувствительность приемника, дБм	-78
Коэффициент усиления антенны, дБ	0
Технология модуляции	DBPSK, DQPSK, CCK, BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM

4. Расчет радиуса зоны обслуживания базовой станции

4.1 Методика расчета по модели Окамуры-Хата

В последнее время все большее распространение при расчетах среднего уровня потерь получила модель Хата (Окамуры-Хата), она находит свое применение при изменении значений параметров в пределах, указанных в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Области применения модели Окамуры-Хата

Параметр	Область применения модели Окамуры-Хата
	Основная	Расширенная
Рабочая частота, МГц	150…1500	совпадает с основной
Протяженность трассы, км	1…20	до 80
Высота антенны БС, м	30…200	1.5…400
Высота антенны АС, м	1…10	совпадает с основной

В рамках этой модели средний уровень потерь при распространении радиоволн над городом определяются следующим образом:

(4.1)

Где: – частота излучения, МГц;

– расстояние между БС и АС, км;

– высота антенны БС, м;

– высота антенны АС, м;

– поправочный коэффициент, учитывающий высоту антенны АС в зависимости от размеров города, дБ:

для небольших и средних городов:

, (4.2)

для крупного города:

, при >200 МГц. (4.3)

Потери при распространении в пригороде

(4.4)

а на открытой (сельской) местности

, (4.5)

Где: L – потери распространения в городских районах.

Размеры зоны покрытия базовой станции будут определяться дально­стью связи между базовой и абонентской станциями. Дальность связи может быть определена путем решения первого уравнения связи:

(4.6)

Где:Р_ПС[дБм] – уровень мощности полезного сигнала на входе приемной антенны в дБм;

Р_ИЗЛ[дБм] – уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика в дБм;

L (R, h_БС, h_MC) [дБ] – затухание сигнала при распространении, опреде­ляемое по формулам

В_Т [дБ] – дополнительные потери сигнала при работе с портативной абонентской станцией, которые составляют величину около 3 дБ;

В_Э[дБ] – дополнительные потери сигнала при работе с портативной абонентской станцией в здании или автомобиле (для автомобиля около 8 дБ, для здания - 15 дБ).

Уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика

(4.7)

Где:Р_ПРД [дБм] = уровень мощности передатчика в дБ;

Р'_ПРД – мощность передатчика в Вт;

В_ФПРД[дБ] = _ПРДl_{Ф ПРД} – потери в фидере антенны передатчика;

_ПРД [дБ/м] – погонное затухание в фидере антенны передатчика;

l_ФПРД[м] – длина фидера антенны передатчика;

В_ДПРД[дБ] – потери в дуплексере на передачу;

В_К [дБ] – потери в комбайнере (устройстве сложения);

G_ПРД [дБ] – коэффициент усиления антенны передатчика в направлении связи.

Основным условием обеспечения связи является превышение уровня мощности полезного сигнала на входе приемной антенны минимально необходимого уровня мощности (Р_ПСмин), определяемого техническими характеристиками приемника:

(4.8)

Где:Р_ПРМ [дБм] = 20lgР'_ПРМ - 10lgR_ПРМ - 90 – чувствительность приемника в дБм;

Р'_ПРМ – чувствительность приемника в мкВ;

R_ПРМ [Ом] – входное сопротивление приемника (в случае, если чувствительность приемника задается в дБм, то в качестве Р_ПРМ используется именно это значение);

В_ФПРМ [дБ] = _ПРМl_ФПРМ – потери в фидере антенны приемника;

_ПРМ [дБ/м] – погонное затухание в фидере антенны приемника;

l_ФПРМ [м] – длина фидера антенны приемника;

В_{Д ПРМ}[дБ] – потери в дуплексном фильтре на прием;

К_МШУ [дБ] – коэффициент усиления антенного тракта приема (МШУ);

G_ПРМ [дБ] – коэффициент усиления антенны приемника в направлении связи.

Величина дополнительного запаса уровня мощности сигнала определяется статистическими параметрами сигнала на трассах подвижной связи, а именно стандартными отклонениями сигнала по месту (_d[дБ]) и по времени (_t[дБ]). При этом многочисленные экспериментальные исследования показали, что значение _d зависит в основном от степени неровности местности и диапазона частот, а _t – от дальности связи.

При распространении сигнала над хол­мистой поверхностью потери распро­странения увеличиваются по сравнению со случаем среднепересеченной местности. Для оценки степени неровности местности используют параметр h[м], который может быть определен по рисунку 1 как разность между высотами h(90%) и h(10%). Здесь h(90%), h(10%) - это значения высот местности на трассе, превышаемые в 90% и 10% точек профиля соответственно.


Экспериментальные исследования, проведенные для многих районов, показывают, что для расстояний свыше 10 км значения стандартного отклонения можно определить по формуле для диапазона частот 300...3000 МГц,

, дБ (4.9)

На расстояниях меньше 10 км значение стандартного отклонения зависит от дальности связи ( ). Для практических вычислений эти данные с высокой степенью точности в диапазоне 300...3000 МГц аппроксимируются формулой:

, дБ (4.10)

Стандартное отклонение сигнала по времени _tзависит от дальности связи и для точек приема, расположенных на расстоянии менее 100 км от передатчиков, определяется выражением

, дБ (4.11)

Обобщенное значение стандартного отклонения сигнала по месту и по времени

(4.12)

Дополнительный запас уровня сигнала определяется соотношением

(4.13)

Где: – нормированное действующее значение напряженности поля в точке приема.

Определяется из таблицы 2 для заданной вероятности .

Таблица 4.2 – Нормированные действующие значения напряженности поля в точке приема

s	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	0.95	0.99
z	0	0.253	0.524	0.842	1.282	1.645	2.326

Таким образом, для того чтобы мощность сигнала на входе приемной антенны Р_ПС, превышала минимальную мощность сигнала на входе приемной антенны Р_ПСмин с заданной вероятностью, необходимо, чтобы выполнялось условие

(4.14)

Исходя из вышеизложенного методика прогноза зон покрытия базовых станций для сетей подвижной связи будет следующей:

1. 
   В соответствии с выражением (7) вычисляется уровень эффективной изо­тропно излучаемой мощности передатчика Р_ИЗЛ;
   
2. 
   Определяется значение минимально необходимого уровня сигнала на входе приемной антенны Р_ПСмин согласно формулы (8).
   
3. 
   Определяется величина дополнительного запаса уровня мощности сигнала, обеспечивающего требуемую надежность связи Р_ПСдоп.
   
4. 
   Вычисляется значение требуемого уровня мощности сигнала на входе приемной антенны, обеспечивающей необходимую надежность связи
   

, (4.15)

5. Рассчитываются максимально допустимые потери при распространении сигнала на трассе

L_ДОП = Р_ИЗЛ – Р_ПСтр – В_Т – В_Э. (4.16)

6. Определяется максимальная дальность связи путем решения уравнения

L(r) = L_ДОП (4.17)

относительно r. При этом в качестве высоты антенны базовой стан­ции h_БС выбирается эффективная высота антенны БС.