Практические работы по радиосвязи. методичка. Лабораторная работа 1 Построение профиля пролета. Расчет минимальнодопустимого множителя ослабления в ррл 5 стр
 Скачать 2.08 Mb.
|
|
Таблица 1.2. Среднее значение градиента g и стандартное отклонение σ.
Длина волны λ  = с / fКонтрольные вопросы. Что называется трассой расположения РРЛ. Дать определение профиль интервала. Алгоритм расчета профиля пролета. Критерии при выборе оптимальной трассы. Назовите явления атмосферной рефракции. Расскажите работу схемы оконечного ретранслятора Приложение. Лабораторная работа №2 Исследование и расчет сетей сотовой связи. Цель работы. Исследование и расчет сотовых сетей, частотно-территориальное планирование сетей радиосвязи, т.е. выбор структуры (конфигурации) сети, места установки базовых станций, выбор типа, высоты и ориентации антенн, распределение частот между базовыми станциями. Теоретическая часть. Для уменьшения капитальных затрат должна осуществляться оптимизация частотно-территориального плана, т.е. необходимо разрабатывать план, обеспечивающий заданную зону обслуживания, емкость сети, требуемое качество обслуживания при минимальном числе базовых станций и используемых частот. Планирование должно обеспечивать внутрисистемную и межсистемную электромагнитную совместимость (ЭМС) радиосредств. В первом случае обеспечивается ЭМС между радиостанциями проектируемой сети, во втором – между радиосредствами проектируемой сети и радиосредствами других систем, работающими в общих и смежных полосах частот и являющимися потенциальными источниками помех. Методы повышения емкости и качества обслуживания системы сотовой связи. Емкость системы сотовой связи, определяемая числом абонентов, которых она способная обслужить без нарушения параметров качества, является важнейшей характеристикой коммерческой радиосети, поэтому при проектировании и развитии системы сотовой связи в подавляющем большинстве случаев значительная часть усилий направляется именно на достижение наибольшей емкости. Фактически и сама система сотовой связи, основанная на принципе использования повторяющихся частот, появилась в ответ на потребность общества в построении эффективной системы массового обслуживания при использовании жестко ограниченной полосы частот. Существует несколько основных способов повышения емкости системы сотовой связи. Первый – повторное использование частот. Второй способ представляет собой совершенствование методов обработки сигналов, в частности переход от аналоговой обработки к цифровой. При этом происходит переход к более совершенным методам множественного или, иначе, многостанционного доступа – от FDMA (частотного разделения каналов связи) к TDMA (временному разделению каналов связи), а затем к CDMA (кодовому разделению каналов связи). Третьим способом является использование секторных антенн для разделения зоны обслуживания внутри соты на три или более сектора и использование в каждом секторе своей полосы частот. Этот способ фактически дает те же результаты, что и простое повторное использование частот. Четвертый способ заключается в дроблении ячеек, т. е. к переходу к меньшим по размерам ячейкам в районах с более интенсивным трафиком, при сохранении коэффициента повторного использования частот. Число базовых станций при этом увеличивается, однако снижается мощность излучения как базовых, так и мобильных станций. Дробление соты, как правило, выполняется путем создания сот меньшего размера в определенной части ее зоны покрытия. Радиусы меньших сот принимаются равными половине радиуса исходной соты, а их площади, соответственно, становятся меньше в четыре раза. Большие соты используются в районах с небольшим трафиком, а меньшие – в зонах с более интенсивным трафиком – рис. 2.1.  Рис.2.1. Использование ячеек с меньшим размером в районах с интенсивным трафиком Исходные данные для планирования сети. Исходные данные для планирования содержат общие характеристики сети связи: число и частоты разрешенных радиоканалов, план сети с указанием АТС общего пользования, электропитанию, возможности размещения оборудования, антенн и др. пунктов размещения БС, отвечающих требованиям по наличию линий связи. В качестве технических основ для планирования используются характеристики предполагаемых для использования стандартов, приемопередающего оборудования и антенн, условия распространения радиоволн, необходимая напряженность поля полезного сигнала, нагрузка на одного абонента и т. д. Перечень параметров, которые необходимо учитывать при планировании сетей подвижной радиосвязи и абонентского доступа, приведен в табл.2. 1. Таблица 2. 1.
Параметры, учитываемые при планировании сетей подвижной связи. Первоначальное построение сети. Выбор кластера. Чтобы разделить территорию на соты оптимально, то есть без перекрытия или пропусков участков, могут быть использованы различные геометрические фигуры, наиболее близко аппроксимирующие окружность. Примерами таких фигур являются треугольник, квадрат и шестиугольник. Наиболее подходящей фигурой является шестиугольник. Это объясняется тем, что при использовании ненаправленной антенны, расположенной в центре ячейки зона покрытия будет представлять собой окружность, площадь которого наиболее близка к площади шестиугольника. При частотно-территориальном планировании сетей сотовой связи используется понятие кластера. Кластером называется совокупность ближайших ячеек, в которых используются различные частотные каналы. Размерностью кластера называется количество ячеек, входящих в его состав. Размерность кластера определяется исходя из следующего соотношения:  (2.1.)Где  - целые числаРасстояние между ячейками, использующими одни и те же группы частот, зависит от частотного диапазона, допустимого уровня помех и количества базовых станций, расположенных вокруг данной ячейки. Использование ячеек, в которых базовые станции имеют ненаправленные антенны, приводит к тому, что сигнал от базовых станций имеет одинаковую мощность во всех направлениях. В этом случае помеха в абонентский терминал будет приходить от шести базовых станций (рис. 2.2). Снижение уровня помех достигается за счет использования направленных антенн. Так, в кластерах, использующих трех- и шестисекторные антенны, на входе абонентского терминала приходят две и одна помеха соответственно.  Рис. 2.2. Помехи по основному каналу приема. Снижение уровня помех достигается за счет использования направленных антенн. Так, в кластерах, использующих трех- и шестисекторные антенны, на входе абонентского терминала приходят две и одна помеха соответственно. Типы кластеров и соответствующее распределение групп частот в них определяют модели повторного использования частот. Если число секторов в ячейке M = 1 (антенна ненаправленная) и ширина диаграммы направленности (ДН) по уровню составляет  °; При M = 3 ячейка состоит из трех секторов, а ширина ДН антенн в каждом секторе  °;Если M = 6– имеется шесть секторов, при этом ширина ДН каждой антенны  °. Главным критерием при выборе размерности кластера является выполнение требований по допустимому отношению сигнал/помеха (C/І) в точке приема в основном канале. Для выбора кластера необходимо также задать требования к вероятности события, когда отношение сигнал/помеха в точке приема окажется ниже порогового. Эта величина характеризует устойчивость связи при перемещении подвижного абонента в зоне обслуживания сети. Обычно эту вероятность задают на уровне 0,1...0,15. Показатель, связывающий значение радиуса ячейки R и расстояние D между ячейками с повторяющимися частотами, называется относительным расстоянием повторного использования частотных каналов и определяется по формуле:  (2.2)На основе экспериментальных данных установлено, что в большинстве случаев затухание сигнала в системах подвижной связи обратно пропорционально  ,где d – расстояние от источника помехи. Определение пространственных параметров сети Под пространственными параметрами сети необходимо понимать: − число абонентов, обслуживаемых одной БС; − число базовых станций в проектируемой сети; − радиус ячейки. Пространственные параметры сети для выбранного типа кластера и фиксированном числе каналов связи зависят от допустимой телефонной нагрузки при заданной вероятности отказа в обслуживании (блокирования вызова). Эта величина рассчитывается по формуле Эрланга. Определение пространственных параметров сети начинается с расчета общего числа частотных каналов  , выделяемых для развертывания сети на выбранной территории:  (2.3)где M – число секторов в ячейке; K – размерность кластера;  – количество радиоканалов на 1 сектор. Минимальная полоса частот, необходимая для развертывания сети составляет:  (2.4)где  – полоса частот, занимаемая одним частотным каналом. Общее число разговорных каналов в одном секторе равно:  (2.5)где  – число разговорных каналов, приходящихся на одну несущую. Общее число каналов для каждого сектора или зоны обслуживания включает, помимо каналов связи, каналы управления и сигнализации. Для определения телефонной нагрузки в одном секторе одной ячейки используется одно из следующих выражений:  (2.6) (2.7)Количество абонентов, которые могут обслуживаться в одной ячейке  (2.8)где β – телефонная активность одного абонента в час наибольшей нагрузки (ЧНН). Рассчитанное значение числа абонентов необходимо округлять в большую сторону. Общее количество базовых станций  (2.9)где  – общее число абонентов в проектируемой сети. Исходя из того, что фигурой обозначающей ячейку, обычно выбирают шестиугольник, радиус зоны покрытия одной базовой станции определяется из соотношения:  (2.10)где  – площадь территории, на которой проектируется сеть.Линии радиосвязи, входящие в состав сотовых подвижных систем электросвязи обычно работают в диапазонах ультравысоких частот и сверхвысоких частот и соответственно в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн. Параметры радиоканала, определенные при распространении радиоволн в свободном пространстве не могут быть полностью использованы для расчета радиолиний, так как не учитывают специфику систем подвижной радиосвязи. Поэтому расчет осуществляется с применением моделей предсказания уровня принимаемого радиосигнала. Таким моделями являются метод Окамура, метод Хата, метод Ли и многие другие. Для расчета уровня сигнала на входе приемника будем использовать модель Окамура-Хата, которая рекомендована Международным Союзом Электросвязи (МСЭ-ITU). Расчет запаса  и  определяется следующими дополнительными потерями при распространении радиоволн: − потери, связанные с проникновением волны в здание  ; − потери в теле абонента  , принимаемые 3 дБ; − поправка, связанная с требуемым процентом покрытия местоположений  , определяемая по таблицам в справочниках.Таким образом:  (2.11)Составление частотно-территориального плана сети. После нахождения основных параметров частотно-территориального плана известна размерность кластера и возможная секторизация ячеек в проектируемой сети. Зная число частотных каналов приходящихся на каждую базовую станцию, формируются группы частот, приходящие на каждую базовую станцию. При распределении имеющегося частотного ресурса должны быть сведены к минимуму помехи между ячейками, в которых применяются соседние частотные каналы, а также интермоду-ляционные помехи между частотными каналами, задействованными в одном секторе ячейки. Построение зон покрытия для сетей сотовой связи. Зоной покрытия называется территория, на которой значение напряженности поля от полезной станции  превышает минимально необходимую для приема сигнала напряженность поля   (2.12)Минимально необходимая напряженность поля в месте приема зависит от необходимой мощности полезного сигнала на входе приемника:  (2.13)где  – несущая частота, МГц.При прогнозировании напряженности поля в соответствии с Рекомендацией ITU–R Р.1546 считается, что высота приемной антенны составляет 10 м. Если высота подвеса антенны не равна 10 м, должна использоваться поправка, которая зависит от окружения приемной антенны. Для абонентской станции, расположенной на высоте 1,5 м поправка составляет -25,3 дБ. Для базовой станции, расположенной на высоте 40 м поправка составляет +6,5 дБ. Напряженность поля, создаваемая полезной станцией на расстоянии R от передатчика, определяется по формуле:  (2.14)где – полезная напряженность поля в дБмкВ/м на расстоянии R от передатчика;  – ЭИИМ базовой станции в дБм; – медианное значение полезной напряженности поля в дБмкВ/м для 50% мест и 50% времени, определенное по кривым распространения для соответствующего частотного диапазона и эффективной высоты передающей антенны  , на расстоянии R от передатчика, – поправка по углу просвета местности, учитывающая возможное затенение приемной антенны рельефом местности или зданиями, дБ. |