Расчет основных параметров для определения зоны покрытия базовой станции в системах связи с подвижными объектами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство связи

ГОБУ ВПО «Сибирский государственный университет телекоммуникации и информатики»

Курсовая работа

По дисциплине: «Программное обеспечение инфокоммуникационных технологий»

На тему: «Расчет основных параметров для определения зоны покрытия базовой станции в системах связи с подвижными объектами»

Работу выполнил: студент гр. РМ-23

Миронов Эдуард Юрьевич

Работу проверила:

Моренкова Ольга Ильинична

Новосибирск 2013

Содержание

Введение

1. Расчет коэффициента направленного действия (КНД) и коэффициента усиления (КУ) антенны базовой станции (БС)

2. Расчёт потерь в питающем фидере

3. Определение среднего уровня затухания при распространении радиоволн над квази-плоской поверхностью (модель Ли)

4. Определение уровня внешних шумов

5. Расчет запаса напряженности электрического поля для учета быстрых и медленных замираний

6. Зона покрытия БС

Введение

затухание радиоволна напряженность замирание

В этой работе я для начала расскажу вам про стандарты ССПО GSM 1800. Потом попытаюсь дать вам некое представление о том, как делать расчеты для КНД и КУ антенны БС, расчеты для потерь в питающем фидере, расчеты для уровня затуханий при РРВ в реальных условиях по заданной в исходных данных модели, расчеты для внешних шумов, расчеты для запаса напряженности эл.поля, а также определим зону покрытия БС.

GSM-1800 (GroupeSpйcialMobile) - глобальный стандарт цифровой мобильной сотовой связи, с разделением каналов по времени (TDMA) и частоте (FDMA). Разработан под эгидой Европейского института стандартизации электросвязи (ETSI) в конце 1980-х годов.

GSM-1800(используется в Европе, Азии)

Модификация стандарта GSM-900, цифровой стандарт мобильной связи в диапазоне частот от 1710 до 1880 МГц.

Особенности:

· Максимальная излучаемая мощность мобильных телефонов стандарта GSM-1800 -- 1Вт, для сравнения у GSM-900 -- 2Вт. Большее время непрерывной работы без подзарядки аккумулятора и снижение уровня радиоизлучения.

· Высокая ёмкость сети, что важно для крупных городов.

· Возможность использования телефонных аппаратов, работающих в стандартах GSM-900 и GSM-1800 одновременно. Такой аппарат функционирует в сети GSM-900, но, попадая в зону GSM-1800, переключается -- вручную или автоматически. Это позволяет оператору рациональнее использовать частотный ресурс, а клиентам -- экономить деньги за счёт низких тарифов. В обеих сетях абонент пользуется одним номером. Но использование аппарата в двух сетях возможно только в тех случаях, когда эти сети принадлежат одной компании, или между компаниями, работающими в разных диапазонах, заключено соглашение о роуминге.

Сеть GSM 900-1800 -- это единая сеть, с общей структурой, логикой и мониторингом в которой телефон никуда не переключается. Вручную можно только запретить использовать один из диапазонов в тестовых или очень старых аппаратах.

Проблема состоит в том, что зона охвата для каждой базовой станции значительно меньше, чем в стандартах GSM-900, AMPS/DAMPS-800, NMT-450. Необходимо большее число базовых станций. Чем выше частота излучения, тем больше проникающая способность (характеризуется т. н. глубиной скин-слоя) радиоволн и тем меньше способность отражаться и огибать преграды.

Дальность связи в GSM лимитирована задержкой сигнала Timingadvance и составляет до 35 км. При использовании режима extendedcell возрастает до 75 км. Практически достижимо только в море, пустыне и горах.

1. Расчет коэффициента направленного действия (КНД) и коэффициента усиления (КУ) антенны базовой станции (БС)

Антенна «граунд-плэйн» представляет собой улучшенный вариант четвертьволнового вертикального штыря. Вертикальная часть антенны (вибратор) изготавливается из дюралевой (медной) трубы диаметром 10-40 мм. Электрическая длина вибратора равняется ?/4. Геометрические размеры вибратора для диапазонов 10 и 15 м приведены в таблице 1.

Вибратор в обязательном порядке крепится на изоляторе. С изолятором обычно возникают трудности, так как он должен быть выполнен из хорошего диэлектрика и иметь достаточно большие размеры для размещения на нем вибратора. В качестве такого изолятора можно порекомендовать фторопластовый цилиндр или керамический изолятор от электросетей.

Нижний конец вибратора с изолятором следует приподнять над крышей на 1,5-2 м (лучше выше) и установить на опоре. В качестве опоры можно использовать прочную трубу или деревянный шест необходимого диаметра. Вибратор с изолятором должны быть крепко закреплены на опоре. Для устойчивости вибратора при сильном ветре на 2/3 его высоты следует укрепить 3-4 оттяжки из капронового шнура.

Под изолятором крепятся четыре провода (противовесы) длиной ?/4, которые натягиваются в радиальных направлениях. Геометрические размеры противовесов приведены в таблице 1. Они обычно на 2,5% длиннее вибратора. Для улучшения согласования радиальные проводники располагают примерно под углом 135° по отношению к вибратору, т.е. они наклонены вниз. Эти радиальные четвертьволновые проводники соединены между собой около основания вибратора, но сам вибратор от них изолирован. Нижние концы противовесов, с помощью фарфоровых изоляторов, изолируются от крыши.

Диаграмма направленности в разных плоскостях:

л- длина волны;k - постоянная распространения

k=2р/лл=с/f

где с- скорость света; f-частота стандарта ССПО (см. характеристики стандарта ССПО по заданию к КР);

Коэффициент направленного действия антенны (КНД) вычисляется по следующей формуле:

- направление максимального излечения антенны

- нормированная диаграмма направленности

Коэффициент усиления:

- коэффициент полезного действия

2. Расчёт потерь в питающем фидере

3. Определение среднего уровня затухания при распространении радиоволн над квази-плоской поверхностью (модель Ли)

Средний уровень потерь при распространении радиоволн над квазиплоским городом, согласно эмпирической модели Ли , определяется следующим образом:

L(r)= - Po - µ*lg(r) - Lдоп;

где

Lдоп=n *10*lg() + 20*lg( ) + m*10*lg() - 65.6

где f - частота работы стандарта ССПО (в Мгц);

r - расстояние от БС до ПО (км);

Hbc - высота антенны БС ( над уровнем земли, т.е. высота здания + высота мачты антенны);

hpo = среднему росту человека; - высота антенны подвижного объекта над уровнем земли;

Po=61.7;

n=-3;

m=1.5;

µ- угол наклона характеристики потерь (определяется в зависимости от характера местности;

µ=28, если территория имеет плотную городскую застройку;

Расчет функции потерь ( L(r) ) провести для r[0..5]; ?r=0.01 по четырем направлениям света: север, юг, восток и запад, анализируя покрываемую территорию.

4. Определение уровня внешних шумов

- постоянная Больцмана

- шумовая температура искусственных шумов

- эталонная температура по Кельвину

- полоса пропускания приёмника

- коэффициент шума приемника

- шумовая температура систем автомобильного зажигания

- искусственные шумы

- шумы от систем автомобильного зажигания

- собственные шумы на выходе радиоприемного устройства

- собственные шумы на входе радиоприемника

- уровень внешних шумов

5. Расчет запаса напряженности электрического поля для учета быстрых и медленных замираний

- стандартное отклонение в условиях быстрых замираний

- стандартное отклонение в условиях медленных замираний

- общее стандартное отклонение , определяемое как сумма стандартных отклонений сигнала.

6. Зона покрытия БС

Размещено на Allbest.ru