Планирование радиосетей UMTS и LTE

Дf - девиация частоты, кГц.

.

В связи с тем, что нужно учитывать запас на ретрансляцию, величину (S/N)_ВХ[дБ] нельзя принимать менее 8 дБ (2,51 отн. ед.). Поэтому примем (S/N)_ВХ[дБ]=8 дБ (2,51 отн. ед.).

5. Уровень собственных шумов, приведенных к входу приемника

,

где г_ПР - чувствительность приемника, мкВ;

(S/N)_ВХ - отношение сигнал/шум на входе приемника, отн. ед.

6. Уровень собственных шумов приемника, приведенных к точке приема

.

7. Уровень внешних шумов в точке приема

,

где Е_ПОМ - уровень помех, рекомендуемый для расчета (показатель помеховой обстановки), мкВ/м;

- коэффициент направленного действия антенной системы БС, отн. ед.

.

8. Уровень суммарного шума в точке приема

5. Рассчитать оптимальный уровень помех от автотранспорта в зоне действия сотовой связи GSM

Исходные данные

Средняя частота передачи с АС, f_ПРД, МГц 890

Средняя частота приема, f_ПРМ, МГц 935

Отношение сигнал/шум на входе приемника АС, (S/N)_ВХ, дБ 8

Чувствительность приемника АС, г_НОМ, мкВ 0,35

Затухание сигнала в антенно-фидерном тракте АС, б_АФТ, дБ 1

Средняя частота повторения импульсов помех, , имп/сек 1310

Среднеквадратичное отклонение амплитуд импульсов

помех первой группы, , дБ 9,5

Вероятность превышения группой импульсов уровня 0дБ,

, отн. ед. 0,97

Среднее значение амплитуды импульсов помех, , дБ 48

Расчет

1. Примем среднее значение амплитуды импульсов помех, создаваемых первым источником помех . Тогда амплитуда импульсов помех от второго источника

где - средняя частота приема, МГц.

2. Частоты повторения импульсов помех, создаваемых каждой группой источников

где - средняя частота приема, МГц.

3. Средняя частота повторения импульсов помех на нулевом уровне

где - средняя частота повторения импульсов помех, имп/сек.

4. Показатель зависимости затухания процесса от расстояния между источником помех и приемником

,

где - длина волны сигнала на приеме, м;

r₀=3 - расстояние между движущимся источником помех и измерительным комплексом, м;

r₁=7 - расстояние между источником помех и приемной антенной АС, м.

5. Полоса пропускания приемника АС

,

где Дf=5 - девиация частоты, кГц;

F_max=3,4 - максимальная звуковая частота модуляции, кГц.

6. Среднее эффективное значение напряженности поля помех первой и второй групп источников

где - среднеквадратичное отклонение амплитуд импульсов помех, дБ, ;

- полоса пропускания приемника АС, Гц;

- полоса, в которой измерены параметры помеховой обстановки, Гц;

- вероятность превышения группой импульсов уровня 0,97 дБ, отн.ед.;

S - показание зависимости затухания процесса от расстояния между источником помех и приемником, дБ.

7. Уровень внешних шумов АС

,

где - среднее эффективное значение напряженности поля помех, мкВ/м.

.

8. Уровень шума собственных помех

,

где г_НОМ - чувствительность приемника, мкВ;

- затухание сигнала в антенно-фидерном тракте АС, отн. ед.;

- отношение сигнал/шум на входе приемника АС, отн. ед.;

- действующая длина антенны АС, м;

f_ПРД - средняя частота передачи, Гц.

9. Уровень суммарных помех

.

6. Рассчитать дальность связи сотовой сети GSM в направлении АС - БС в городе согласно таблицам 7,8. Выбор города производить согласно первой букве фамилии из списка городов Казахстана

Исходные данные приведены в таблице 8,9

Таблица 8. Исходные данные (последняя цифра зачетной книжки)

Параметры / вариант	3
	БС	НС
Средняя частота передачи, МГц	945	900
Средняя частота приема, МГц	900	945
Дуплексный разнос каналов передачи и приема, МГц приема, МГц	45	45
Скорость преобразования речи (кбит/с)	13	13
Число обслуживаемых абонент. терминалов	124х8	124х8
Максимальная частота модуляции, кГц	3,4	3,4
Максимальная девиация, кГц	5	5
Волновое сопротивление антенно-фидерного тракта, Ом	50	50
Чувствительность приемника при отношении сигнал/шум на его выходе 12 дБ, мкВ	0,22	0,22
Выходная мощность передатчика на канал, Вт1	прогр	1,0
Высота подвеса антенны, м	140	1,5

Таблица 9. Исходные данные для расчета дальности связи (сумма двух последних цифр зачетной книжки)

Параметры / вариант	0
	БС	НС
Коэффициент усиления антенны, дБ	4,6	0
Неравномерность диаграммы направленности антенны горизонтальной плоскости, дБ	1,18	0
КНД антенной системы БС, дБ	3,4
Коэффициент деления мощности антенного разветвителя, дБ	6,25
Затухание в кабеле, дБ	3,45
Затухание в дуплексном фильтре, дБ	1,3
Затухание в устройстве разделения, дБ	3,7
Коэффициент усиления устройства соединения, дБ	2,15
Затухание на неравномерностях антенно-фидерного тракта, дБ	1,22
Затухание в антенно-фидерном тракте, дБ		1,05
Среднее колебание высоты местности, м	15	15

Расчет необходимой напряженности поля в точке приема

Графики МККР, являющиеся основой используемой методики расчета, построены при исходных данных:

- напряженность поля полезного сигнала создается передатчиком с эффективной излучаемой мощностью 1 кВт;

- приемная антенна установлена на высоте 10м;

- напряженность поля сигнала приведена в точке приема, а не на входе приемника;

- значения напряженности поля полезного сигнала, показанные на графиках, имеют место в течении 50% времени и в 50% пунктов приема.

Для определения напряженности поля полезного сигнала в расчетную формулу вносятся соответствующие поправки, учитывающие различие исходных параметров (мощности передатчика, высоты установки приемной антенны, электрических данных антенн и др.).

Необходимую напряженность поля в точке приема определяют исходя из того, что, учитывая все перечисленные выше поправки, уровень поля полезного сигнала в точке приема должен превышать уровень шумов в точке приема на заданную величину отношения сигнал/шум на входе приемника.

Расчет следует производить по следующей формуле:

,

где - необходимый уровень напряженности поля полезного сигнала, дБ/мкВ/м;

- уровень шумов в точке приема, дБ/мкВ/м;

- отношение сигнал/шум на входе приемника, соответствующее заданному отношению на выходе, дБ;

- поправка, учитывающая отличие эквивалентной мощности от мощности 1 кВт, для которой составлены графики МККР, дБ;

- поправка, учитывающая отличие высоты установки антенны АС от высоты 10 м, для которой составлены графики МККР, дБ;

- поправка на медленные замирания- при отличии заданного процента приемных пунктов, в которых обеспечивается напряженность поля, показанная на графиках МККР, от 50%, дБ;

- поправка на быстрые замирания, учитывающая отличие заданного процента времени превышения данной напряженности поля, от 50% времени, дБ;

- поправка, учитывающая отличие реального рельефа местности от принятого при составлении графиков МККР, дБ;

- неравномерность диаграммы направленности приемной антенны в горизонтальной плоскости, дБ.

Расчет уровня суммарного шума

Уровень суммарного шума в точке приема определяется по формуле:

,

где- уровень шумов в точке приема, дБ/мкВ/м;

- уровень внешних шумов в точке приема, мкВ/м ;

- уровень собственного шума приемника, приведенного к точке приема.

Расчет внешних шумов

Если принять, что помехи приходят равномерно со всех направлений, то расчетное значение уровня помех можно определить по формуле:

,

где - уровень внешних шумов в точке приема, мкВ/м;

- уровень помех, рекомендуемый для расчета (показатель помеховой обстановки для БС), мкВ/м;

- коэффициент направленного действия (КНД) антенной системы БС, отн.ед. D_1пр=3,4 дБ (2,19 раз)

Приняв =1.5 мкВ/м , можно найти уровень внешних шумов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет внутренних шумов для сотовой связи

Известно, что действующая длина приемной антенны (действующая высота) - коэффициент, связывающий напряженность электрического поля в месте расположения антенны с напряжением на ее согласованной нагрузке. При согласовании волнового сопротивления фидера с входным сопротивлением приемного устройства, напряжение сигнала на входе приемного устройства

где U - напряжение сигнала на входе приемного устройства, мкВ;

- действующая длина антенны, м;

Е - напряженность поля, мкВ/м.

Уровень собственных шумов приемника, приведенных к точке приема, определяется по формуле:

,

где N со6 - уровень собственного шума приемника, приведенного к точке приема, мкВ/м;

- уровень собственного шума приемника, приведенного ко входу приемника, мкВ;

l_д - действующая длина антенны, м.

можно найти, зная отношение сигнал/шум на входе приемника и его чувствительность. При узкополосной частотной модуляции пересчет величины отношения сигнал/шум с выхода на вход приемника можно производить по формуле:

,

где - отношение сигнал/шум на входе приемника, соответствующее заданному отношению на выходе, отн.ед ;

- отношение сигнал/шум на выходе приемника, отн.ед

(дано 12 дБ =15,8 отн ед);

- максимальная звуковая частота модуляции, кГц;

- величина девиации, кГц.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

В связи с тем, что порог исправляющей способности при ЧМ нельзя определить расчетным путем и, учитывая запас на ретрансляцию, величину в любом случае не следует принимать менее 8 дБ (2.51 отн.ед).

Уровень собственных шумов, приведенных ко входу приемника:

,

где - уровень собственного шума приемника, приведенного к входу приемника, мкВ;

- чувствительность приемника, мкВ;

- отношение сигнал/шум на входе приемника, соответствующее заданному отношению на выходе, отн.ед.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Действующая длина антенны /12/,м

где л - средняя длина волны сигнала, м;

- коэффициент усиления по мощности антенны приемника, отн.ед

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

- волновое сопротивление фидера, Ом;

- коэффициент полезного действия (КПД) антенно-фидерного тракта приемной антенны, отн.ед.

КПД антенно-фидерного тракта БС можно найти, зная, что затухание сигнала на прием в нем

,

где - затухание сигнала на прием в антенно-фидерном тракте БС, дБ;

- затухание в дуплексном фильтре, дБ;

- затухание в кабеле, дБ;

- коэффициент усиления приемного устройства соединения, дБ.

Находим затухание сигнала на прием в АФТ тракте БС сотовой сети:Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КПД антенно-фидерного тракта приемной антенны

,

где - коэффициент полезного действия (КПД) антенно-фидерного тракта приемной антенны, отн.ед.;

- затухание сигнала на прием в антенно-фидерном тракте БС, дБ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Действующая длина приемной антенны БС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уровень собственных шумов приемника, приведенных к точке приема, определенный по формуле: радиосеть радиолиния сотовый связь

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теперь по формуле 5.3. можно определить уровень суммарного шума в точке приема:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение поправок

Поправка, учитывающая отличие эквивалентной мощности передатчика от мощности 1кВт, дБ

,

где - поправка, учитывающая отличие от номинальной мощности 1 кВт, для которой построены графики МККР, дБ;

- затухание в резонаторных и мостовых фильтрах, антенных разделителях и др., дБ;

- затухание в неоднородностях антенно-фидерного тракта передачи, дБ;

- затухание в фидере передающей антенны, дБ;

- неравномерность диаграммы направленности передающей антенны в горизонтальной плоскости, дБ;

- коэффициент усиления передающей антенны, дБ.

Сумма выражает общее затухание сигнала в антенно-фидерном тракте передачи носимой станции дБ .

Поправка, учитывающая фактическую мощность передатчика, дБ

,

где Р_ном - фактическая мощность передатчика, Вт.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Графики, приведенные в рекомендации №370 МККР, построены для высоты установки антенны АС, равной 10 м. В тех случаях, когда антенну АС устанавливают на другой высоте, следует внести поправку, которую можно рассчитать по формуле:

,

где - поправка, учитывающая отличие высоты установки антенны АС от высоты 10 м, для которой составлены графики МККР, дБ;

- высота установки антенны АС, м.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Поправка, вносимая при необходимости обеспечения связи для процента пунктов приема, отличающегося от 50% определяется по графику.

Для обеспечения связи в 90% пунктов приема поправка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для определения поправки на быстрые замирания, учитывающей отличие принятого процента времени превышения данной напряженности поля от 50% * времени, наиболее приемлемы графики замираний по Буллингтону. Пользуясь этими графиками, можно проводить расчеты с наибольшей степенью точности. Определенная из графика поправка на быстрые замирания для 90% времени

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Поправка, учитывающая отличие реального рельефа местности от принятого при составлении графиков МККР, зависит от среднего колебания высот местности Дh на расстоянии 10 км и более от БС. Для городской местности, при плотной застройке примем колебания рельефа (Дh=100 м) поправка, определенная по графику (рисунок 3).

дБ.(23)

Неравномерность диаграммы направленности приемной антенны БС в горизонтальной плоскости = 1,18 дБ.

Рисунок 3. Зависимость поправочного коэффициента ослабления от среднего колебания местности

Вычисление радиуса зоны обслуживания

Теперь можно определить необходимый уровень напряженности поля полезного сигнала для сотовой сети

= 1,48+7,9+31+8,24-11+3,5+6-1,18 = 45,94 дБ

По графику МККР (рисунок 1) для высоты установки антенны БС 40 м радиус зоны обслуживания составит:

R=8 км - для сотовой сети.

Таким образом, с помощью расчета установлено, что при использовании аппаратуры сотовой связи в зоне обслуживания радиусом порядка 8 км связь в направлении АС-БС будет устанавливаться в 90% времени и мест с отношением сигнал/шум на выходе приемника не хуже 12 дБ.

Расчет производился для уровня напряженности внешних помех в месте расположения БС, равного 1,5 мкВ/м.

Рассмотрев карту города Семипалатинск, подсчитаем площадь города. Площадь составит около 210 км².

Найдем площадь, покрываемую одной БС ::

При радиусе зоны обслуживания в 8 км для сотовой сети,

S=3,14^.8²=200,96 км²

Вычислим число БС, требуемых для покрытия всего города:

N=210/200,96=1

Итак, для покрытия города Семипалатинск сотовой связью необходимо 1 базовая станция.



Заключение

В процессе развития сетей сотовой связи (ССС) важными являются вопросы их планирования и оптимизации. Для автоматизации проектирования при решении задач планирования и оптимизации созданы и используются специальные программные комплексы, которые позволяют сокращать сроки и стоимости процесса проектирования ССС. В процессе создания и совершенствования сети сотовой связи решаются две неразрывно связанные задачи: планирование сети (предварительное и детальное), оптимизация сети (перепланирование по результатам эксплуатации). При решении этих задач выполняются аналогичные операции и вычисления. Кроме того, процессы планирования и оптимизации сетей различных стандартов также сходны

В ходе данной курсовой работы мы планировали радиосети UMTS и LTE. Планирование включало в себя такие расчеты как: параметры сетей, допустимую скорости передачи, емкость сети, бюджет радиолиний и энергетический бюджет, дальность связи и др., что является важным для начального этапа планирования сетей.



Список литературы:

1 Бабков В.Ю. Общие подходы к задачам планирования и оптимизации 2G - 4G сетей подвижной связи, - С-П, 2011.

2 Ипатов В.П., Орлов В.К., Самойлов И.М. Системы мобильной связи. Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия, 2003.

3 Аунг М.Э. Распространение радиоволн и разработка затухания для помещения сложной формы. - М. : МГИЭТ, 2008.

4 Гершман И.Р. Модели и методы расчета абонентской нагрузки в сотовых сетях, - С-П.: ЛОНИИС, 2009.

5 Варукина Л.И. Планирование сетей LTE, технические предпосылки объединения операторов. MForum.ru, 2010.

6 Самоделкина С.В., Клочковская Л.П. Мобильные многоканальные технологии стандарта GSM и услуги компании сотовой связи - Алматы, 2010.- 45с.

Размещено на Allbest.ru

...