Практические работы по радиосвязи. методичка. Лабораторная работа 1 Построение профиля пролета. Расчет минимальнодопустимого множителя ослабления в ррл 5 стр

• Название: Лабораторная работа 1 Построение профиля пролета. Расчет минимальнодопустимого множителя ослабления в ррл 5 стр
• Анкор: Практические работы по радиосвязи
• Дата: 02.07.2022
• Размер: 2.08 Mb.
• Имя файла: методичка.docx
• Тип: Лабораторная работа; #623044
• страница: 3 из 7

Расчетная часть:

Для разработки ЧТП сети сотовой связи необходимо:

Определить количество потенциальных абонентов;

Рассчитать сеть:

1. 
   Вычислить нагрузку абонентов;
   
2. 
   Определить размерность кластера сети;
   
3. 
   Определить число каналов связи;
   
4. 
   Определить число частотных каналов;
   
5. 
   Определить количество необходимых базовых станций.
   
6. 
   Определить потери и вычислить радиусы сот:
   
7. 
   Для плотной городской застройки;
   
8. 
   Для городской застройки;
   
9. 
   Для пригорода.
   
10. 
    Составить ЧТП;
    
11. 
    Вычислить отношения сигнал/шум (SNR S/N), сигнал/помех (SIR S/I).
    

1. Количество потенциальных абонентов рассчитывается: 80% от N_н

N_a6= 0,8 N_Hчеловек, (2.15)

где N_н - количество населения.

2. Нагрузка абонентов:

A= N_аб β, Эрланг, (2.16)

где β - активность 1 абонента в ЧНН (час наибольшей нагрузки)

β= 0 ,03….0,1, Эрланг

Э
рланг =1часо-занятие/час

Примечание: так как график является практически линейным, то вне диапазона n находить через пропорцию.

Число частотных каналов:

n_f = n/n_a, (2.17)

где n_a- количество абонентов, использующих один частотный канал совместно, n_а = 8 (8 абонентов делят 1 частотный канал).

Для секторных сот:

n_f = (2.18)

где M=3 количество секторов в соте,

N =3 - размерность кластера.
Количество необходимых базовых станций:

N_БС = , (2.19)

где n_{f Бc} - количество частотных каналов 1 базовой станции (n_fБc=11).

3. Определение потерь сигнала при распространении по методу Окамура-Хата в диапазоне частот 1500.. .2000 МГц:

Для городской застройки

L_Г=46,3+33,9lgf-13,82lgh_эф-a-h_m+(44,9+6,55lgh_эф)lgd, дБ(2.20)

где f - средняя частота, МГц

hэф - высота антенны базовой станции, м;

d - расстояние от базовой станции (БС) до мобильной станции (МС), 10км;

h_m - высота антенны МС над землей, 72м;

а - поправка на размер города

Для среднего города:

а = ( 1,1 lgf-0,7) h_m - (l,56 lgf-0,8) , дБ (2.21)

Для большого города:

а = 3,2 ² - 4,97 (2.22)

Для плотной городской застройки:

L_ПГ = L_Г+3 , дБ (2.23)

Для пригорода:

L_ПP = L_Г - 2( -5,4 , дБ (2.24)

Для сельской местности:

L_cM = L_Г - 4,78 (lgf )²+18,33 lgf- 35,94 , дБ

Для водного пространства:

L_BП =L_Г-4,78 (lgf )²+18,33 lgf- 40,94 _, дБ
4. Составить ЧТП базовых станций.

F1, F2, F3 — частоты



Построение сот для трех частот.

5. Вычислить SIR и SNR:
SIR=10 lg

где Ro - радиус основной ячейки;

R - расстояние от рассматриваемой БС до мешающей БС;

m - количество мешающих станций.
Для ненаправленных антенн в ячейке отношение сигнал/помеха должно быть SIR>14,27 дБ.

Вычислить SNR
SNR=10lg
Стандарт - GSM-1800; Ширина канала - 200 кГц; Частоты uplink - 1710-1785 МГц;

Частоты downlink - 1805-1880 МГц

Таблица №2 Исходные данные.

ВарианТ	Nн,	Рбс,	Рмс,	Gбc,	Тип местности
	тыс. чел.	Вт	дБВт	дБ
1	10	5	-110	12	Город
2	11	10	-110	13	Сельская местность
3	12	15	-110	14	пригород
4	13	20	-110	15	Город
5	14	25	-110	12	Сельская местность
6	15	30	-110	13	пригород
7	16	35	-110	14	Город
8	17	40	-110	15	Сельская местность
9	18	45	-110	12	пригород
10	19	50	-110	13	Город
11	20	5	-120	14	Сельская местность
12	21	10	-120	15	пригород
13	22	15	-120	12	Город
14	23	20	-120	13	Сельская местность
15	24	25	-120	14	пригород
16	25	30	-120	15	Город
17	26	35	-120	12	Сельская местность
18	27	40	-120	13	пригород
19	28	45	-120	14	Город
20	29	50	-120	15	Сельская местность

Таблица№3 Частотный план

№ БС № кластера	№ nf	Частота uplink, МГц	Частота downlink, МГц

Контрольные вопросы.

1. 
   Принцип построения сотовых сетей.
   
2. 
   Дать определение сотам и кластерам.
   
3. 
   Как вычислить нагрузку абонентов?
   
4. 
   Как определяется размер кластера в сети?
   
5. 
   Как определяется число частотных каналов в сети?
   
6. 
   Определение количества базовых станций.
   
7. 
   Как определять потери и вычислять радиус сот?
   

Лабораторная работа №3

Расчет геометрических параметров ЗО. Построение ЗО в спутниковой проекции.

Цель работы.

Ознакомиться с сетями спутниковой связи. Научиться производить расчеты геометрических параметров зон обслуживания и построение зон обслуживания в спутниковой проекции.

Теоретические сведения.

3.1. Общие положения о спутниковых сетях связи (ССС).

Спутник Земли является ретранслятором сигналов излучаемых земными станциями (ЗС). В настоящее время искусственные спутники Земли (ИСЗ) вращаются либо по круговым орбитам, либо по эллиптическим орбитам на разной высоте. Круговая экваториальная орбита на высоте Н = 36000 километров является геостационарной орбитой (ГЕО) (рис.3.1).



Рис.3.1. Геостационарная орбита.

Если искусственный спутник находится на геостационарной орбите, то угловая скорость этого ИСЗ будет совпадать с угловой скоростью Земли, и с поверхности земли он будет казаться неподвижным. Угол наклона орбиты (φ) по отношению к поверхности экватора называют наклонением. У экваториальных орбит угол φ = 0°. Если угол φ = 90°, то в этом случае ИСЗ движется по полярной орбите, остальные орбиты называются наклонными.

Эллиптическая орбита характеризуется наклонением (φ), высотой Апогея (Ап) Н_ап и высотой Перигея (Пер) Н_пер над поверхностью Земли. Линия, соединяющая высоты Апогея и Перигея называется линией Апсида (рис.3.2). При пролете поля тяготения Солнца, Луны, планет и магнитное поле Земли вызывают изменение параметров эллиптической орбиты ИСЗ во времени. Если угол φ = 63,4°, то эти изменения будут минимальны.



Рис.3.2. Эллиптическая орбита типа «Молния»

Высокоэллиптическая орбита типа «Молния» была у Советского ИСЗ «Молния» со следующими параметрами: высота Перигея Нпер = 500 км, высота Апогея Нап = 48000 км, и угол φ = 63,4°. Апогей орбиты находится над северным полушарием. Период обращения спутника равен 12 часов. За сутки ИСЗ совершает два оборота. Поэтому каждые сутки ИСЗ виден в одно и тоже время, в одних и тех же районах Земли. Сеанс связи продолжается 8 часов, когда ИСЗ хорошо виден со всей территории России. Три ИСЗ на такой эллиптической орбите поддерживают связь круглосуточно.

На ЗС антенны непрерывно следят за ИСЗ. Но если ИСЗ находится на геостационарной орбите, то антенны ЗС неподвижны и направлены в одну точку, где находится ИСЗ над экватором. Точность поддержания ИСЗ на орбите раньше была ±1°. При этом на геостационарной орбите можно было разместить 180 спутников. В настоящее время точность поддержания ИСЗ на орбите равна ±0.5°, что позволяет разместить на ГЕО орбите 360 спутников. В новых разработках ИСЗ, указанная точность будет повышаться.

Территория, с которой виден ИСЗ при минимальных углах места, называется зоной видимости (рис.3.3).



Рис.3.3. Зона видимости ИСЗ

Таким образом, три спутника, размещенные на геостационарной орбите, под углом 120°, обеспечат полный охват земной поверхности, за исключением небольших областей в районе Северного и Южного полюсов. Горизонтальный охват обеспечивается между 81.25° северной и южной широт, т.е. приблизительно 98% земной поверхности. Максимальный от горизонта до горизонта обзор земной поверхности с одного спутника (тангенциальный охват) будет составлять 18101 км.

Если угол места α < 5°, то резко увеличивается влияние шумового излучения Земли, особенно на частоте до 6 ГГц (рис.3.4). На частотах более 10 ГГц угол места α необходимо поднять до 10°, т.к. при увеличении шумовой температуры, уменьшается чувствительность приемника ЗС и качество приема.



Рис.3.4. Угол места антенны земной станции

Также при малых углах места возникает ослабление сигнала в атмосферной влаге.

Если на ИСЗ установлена антенна с шириной диаграммы направленности φ = 17.3°, то в зоне видимости оказывается 1/3 поверхности Земли, т.е. все ЗС расположенные в зоне видимости могут поддерживать связь между собой через этот ИСЗ. Если на ИСЗ установлена антенна с диаграммой направленности φ < 17.3°, то освещается только часть зоны видимости (рис.3.5). Эта зона называется зоной покрытия (рис.3.3). Если φ = 17.3°, тогда зона видимости совпадает с зоной покрытия. При узконаправленных антеннах, размещенных на ИСЗ, устанавливается связь только между теми ЗС, которые находятся в зоне покрытия.

Иначе ИСЗ называют спутниковым ретранслятором (СР) или космической станцией (КС), или космическим аппаратом (КА). Если у КС зона видимости совпадает с зоной покрытия, то это глобальная антенна с глобальной зоной покрытия. Глобальные антенны применяют для международных ССС.

Для решения разных задач на современных многофункциональных ИСЗ устанавливают глобальные и узконаправленные антенны. Узконаправленные антенны могут иметь несколько десятков узких лучей, они направлены в определенные участки Земли. Эти антенны называют многолучевыми антеннами (МЛА). Переключение узконаправленных лучей в различные точки Земли осуществляется электронным путем. Если зоны покрытия МЛА не перекрываются, то передачу во всех лучах можно вести на одной и той же частоте. Часть зоны покрытия, на которой установлена ЗС, называется зоной обслуживания.



Рис.3.5. Зона покрытия ИСЗ.

Расчет зоны обслуживания

Перед расчетом ЗО следует определить координаты (широту и долготу) крайних ее точек. Это делается с помощью обычной географической карты.