Расчёт потерь передачи комплексной радиолинии в системах подвижной радиосвязи общего пользования

Размещено на http://allbest.ru

Федеральное агентство по рыболовству Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Астраханский государственный технический университет

ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И КОММУНИКАЦИЙ

КАФЕДРА «СВЯЗЬ»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Распространение радиоволн

и антенно-фидерные устройства в системах подвижной радиосвязи»

на тему:

«Расчёт потерь передачи комплексной радиолинии в системах подвижной радиосвязи общего пользования»

Вариант №1

Астрахань - 2014

Введение

При формировании радиолиний в системах мобильной связи используется, как правило, дециметровые волны (ультравысокие частоты - УВЧ). Радиоволны этих диапазонов не имеют свойств ионосферного отражения. Механизмом передачи энергии сигналов является электромагнитное поле, распространяющееся прямолинейно. При связи между наземными объектами радиоволны распространяются вдоль поверхности земли (земные волны).

Применение всех указанных в данном справочнике моделей ограничено тем обстоятельством, что они были разработаны на основе измерений в конкретных районах и на определенных частотах.

В настоящее время наряду с традиционным статистическим описанием волн в городе (статистические методы) создаются детерминистские модели, основанные на применении геометрической оптики и геометрической теории дифракции и учитывающие реальную застройку городских районов (детерминистские методы). Уровень развития вычислительной техники сделал возможным по городской застройке применение при расчете поля в городе компьютерных баз данных, содержащих координаты, высоты и контуры зданий, рельеф местности и т. д.

Детерминистские модели Уолфиша-Икегами и Ксиа рекомендованы ITU-R для применения в городских условиях. Эти модели учитывают вероятность прихода сигнала на антенну абонентской радиостанции (АС) несколькими путями.

Однако очевидно, что даже в самой современной детерминистской модели невозможно предусмотреть все разнообразие условий распространения радиоволн.

В последнее время был предложен комплексный подход к расчету поля волны, в котором были совмещены статистические и детерминистские методы. Влияние объектов, далеко отстоящих от абонентских радиостанций, оценивалось статистическим методом, а влияние ближних объектов, создающих зоны радиотени, -- детерминистским.

Все вышеизложенное позволяет говорить о заметном прогрессе в понимании сложного механизма распространения радиоволн в различных условиях и об отражении этого прогресса в современных методах расчета поля.

Цели курсовой работы:

1. Получить навыки в оценке обстановки распространения радиоволн, самостоятельном поиске моделей, с помощью которых необходимо проведение расчётов и оценки полученных результатов на вопрос достаточности для предоставления качественных услуг связи в точке приёма.

2. Получение навыков в применении математического аппарата (MathCad) при реализации расчётов и графического предствления моделей.

Методика выполнения расчёта

Расчёт общего затухания радиосигнала производится детерминистским методом, при использовании которого отдельно производится расчёт каждого участка местнорсти со сходнвыми условиями распространения. Суммарное затухание и будет являться затуханием в исследуемой точке приёма радиосигнала.

Перед выполннеием расчётов необходимо изучить 10-13 главы конспекта лекций «Системы подвижной радиосвязи антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн» по дисциплине: «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства в системах подвижной радиосвязи» для студентов, обучающихся по направлению 210400 «Телекоммуникации».

Рис. 1а Трасса распространения радиосигнала

Основные методики расчётов размещены в «Справочнике по расчётам потерь распространения в системах подвижной радиосвязи», являющимся методическими указаниями для проведения практических занятий по дисциплине: «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства в системах подвижной радиосвязи» для студентов, обучающихся по направлению 210400 «Телекоммуникации».

Исходные данные для проведения расчётов уровня затухания, при и этом высоты подвеса даны в метрах, протяжённости участков однотипныой местности в метрах, угол прихода волны в градусах, а именно:

=30[м] - высота подвеса антенны базовой станции;

=1.7[м]- высота размещения антенны абонентской радиостанции;

=30[м] - средняя высота городских зданий;

=12[м] - средняя высота деревьев лесной зоны;

=0.3[км] - протяжённость городской части участка трассы;

=0.2[км] - протяжённость 1-го участка водной глади;

=0.5[км] - протяжённость лесной части трассы;

=1[км]- протяжённость 2-го участка водной глади;

=3[км]- протяжённость участка сельской местности;

=10[м] - средняя ширина улицы в городской части трассы;

=10[м]- среднее расстояние между зданиями в городской части трассы;

=25[град] - угол прихода волны в городской части трассы;

=900[МГц] - частота радиосигнала передатчика.

Задание на выполнение работы:

1. Используя соответствующий вариант набора исходных данных рассчитать уровень затухания сигнала для абонента в точках его приёма: D и F .

2. Обосновать выбор и использование моделей расчёта.

3. Представить графическое (в MathCad) сравнение различия в уровне затухания радиосигнала в различных средах: город, пригород, лес, водная гладь, лес. Ось абсцисс - затухание в дБ (до 100…150 дБ), ось ординат - протяжённость трассы в м (до 3000…5000 м).

4. Обосновать отсутствие или наличие необходимого уровня доступа в сеть сотовой подвижной радиосвязи (для стандарта GSM) в точках D и F.

радиосвязь радиосигнал доступ

Обоснование выбора моделей расчёта для участков трасс. Описание выбранных моделей

Для абонента в точке D

Рис. 2 Схематическое представление радиотрассы до абонента в точкеD

Модель Хата

Затухание над городом

Для расчета затухания радиосигнала для абонента в точке D использовалась модель -Хата для участка город так как она наиболее удовлетворяет значениям данного варианта.

Затухание над водой

Проведённые экспериментальные исследования распространения радиоволн сотовой связи над водной гладью показали, что их затухание над водоёмами, разделяющими населённые пункты на части, значительно отличаются от затухания в свободном пространстве и, тем более, над городской частью города.

Расчет был по погонному коэффициенту. В данном расчете использовался погонный коэффициент для водной глади:

Затухание в лесу

Участок леса создает препятствие, поэтому расчет был по погонному коэффициенту с учетом погодных условий. В данном расчете использовался погонный коэффициент для леса с лиственными деревьями в летний период.

Суммарное затухание для данного абонента

Для абонента в точке F

Рис. 3 Схематическое представление радиотрассы до абонента в точке F

Затухание над городом

Для расчета затухания радиосигнала для абонента в точке F использовалась модель COST 231-Хата для участка город так как она наиболее удовлетворяет значениям данного варианта.

Так как город не создает прямого препятствия для затухания, то расчет введется по модели для сельской местности:

Затухание над водой

Проведённые экспериментальные исследования распространения радиоволн сотовой связи над водной гладью показали, что их затухание над водоёмами, разделяющими населённые пункты на части, значительно отличаются от затухания в свободном пространстве и, тем более, над городской частью города.

Расчет был по погонному коэффициенту. В данном расчете использовался погонный коэффициент для водной глади:

Затухание над лесом

Для расчета затухания радиосигнала использовалась модель «COST 231-Хата для сельской местности», потому что она наиболее подходит для расчета затухания над лесной зоной, так как радиотрасса в этих условиях схожа с сельской местностью.

Так как лес не создает препятствия для сигнала, то используется модель для сельской местности без учета первого коэффициента:

Затухание над водой

Проведённые экспериментальные исследования распространения радиоволн сотовой связи над водной гладью показали, что их затухание над водоёмами, разделяющими населённые пункты на части, значительно отличаются от затухания в свободном пространстве и, тем более, над городской частью города.

Расчет был по погонному коэффициенту. В данном расчете использовался погонный коэффициент для водной глади:

Затухание над сельской местностью

Для расчета затухания радиосигнала использовалась модель COST 231-Хата для участка сельская местность так как она наиболее удовлетворяет значениям данного варианта.

В расчете используется формула без первого коэффициента, что бы исключить повторный учет затухания радиосигнала в антенном тракте:

Суммарное затухание для данного абонента

Представить графическое (в MathCad) сравнение различия в уровне затухания радиосигнала в различных средах: город, пригород, водная гладь, лес в одном графике:

Рис3. График сравнение различия в уровне затухания радиосигнала в различных средах.

Lr1(R) - затухание радиосигнала в сельской местности.

Lwa(R) - затухание радиосигнала в воде.

Lforrest(R) - затухание радиосигнала в лесу.

Lvil(R) - затухание радиосигнала в городе.

Выводы

Для абонента в точке D доступ в радиосеть общего пользования отсутствует. Общее затухание сигнала составляет 115, 376 дБ, что превышает допустимый уровень помех для обеспечения связи 102 дБ.

Для абонента в точке F доступ в радиосеть общего пользования отсутствует. Общее затухание сигнала составляет 161.748 дБ, что превышает допустимый уровень помех для обеспечения связи 102 дБ.

Литература

1. О. Н. Пищин Справочник по расчётам потерь распространения в системах подвижной радиосвязи./Методические указания для проведения практических занятий по дисциплине: «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства в системах подвижной радиосвязи» для студентов, обучающихся по направлению 210400 «Телекоммуникации» / АГТУ, Астрахань - 2010. С 112, илл.

2. О. Н. Пищин, В. Н. Дмитриев Системы подвижной радиосвязи. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства. Учебное пособие / Курс лекций для студентов, обучающихся по направлению 210400 «Телекоммуникации» / АГТУ, Астрахань - 2010. С 264.

Размещено на Allbest.ru