Методика определения границ "теневых" зон для одиночных препятствий в сотовых системах связи стандарта GSM
Анализ факторов, формирующих зоны затенения при распространении радиоволн. Определение коэффициента дифракционного усиления с препятствием по сравнению со свободным пространством. Зависимость ширины "теневой" зоны от высот препятствия и базовой станции.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.03.2018 |
| Размер файла | 274,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Национальный горный университет, г. Днепропетровск, Украина.
Методика определения границ «теневых» зон для одиночных препятствий в сотовых системах связи стандарта GSM
Галушко Олег Михайлович,
кандидат технических наук, доцент,
Коломбарь Денис Вадимович,
студент факультета информационных технологий
В настоящее время строгой методики для определения границ «теневых» зон при распространении радиоволн с учетом влияния всех возможных факторов не существует
Из общего числа факторов, которые формируют зоны затенения, можно выделить три основных:
1) одиночные препятствия в виде зданий;
2) групповые, стоящие последовательно друг за другом по ходу распространения радиоволны;
3) интерференционные явления прямой и отраженной радиоволны.
Для одиночных препятствий в виде зданий обычно применяют аппроксимацию клиновидным препятствием. Такая аппроксимация справедлива в тех случаях, когда размеры препятствия вдоль трассы значительно меньше размера существенного эллипсоида для распространения в этом направлении, а поперек - значительно больше его поперечного размера, то есть условия дифракции соответствуют оптической дифракции Френеля.
Пусть между излучателем антенны базовой станции (БС), который находится на высоте hбс, и приемником - мобильной станцией (МС), который находится на высоте hмс, расположено препятствие в виде клина высотой hпр - рис. 1. Расстояние от точки прохождения линии излучения через препятствие до БС равно d1, а до МС - d2. Расстояние от приемника МС до точки соприкосновения линии излучения с поверхностью земли равно ?, а угол между линией излучения и поверхностью земли составляет б. Расстояние от точки прохождения излучения через препятствие до его вершины равно h. В качестве приемника излучения рассматривается аьонент мобильгой связи, для которого средняя высота расположения абонентского устройства над землей принята равной 1,5 м.
Рис. 1 Схема прохождения радиоволны, через одиночный клин
Для приведенного рисунка справедливы следующие соотношения:
(1)
(2)
(3)
из которых следует:
(4)
С другой стороны, безразмерный дифракционный параметр Френеля-Кирхгофа равен [2]:
(5)
Таким образом, с учетом (4):
(6)
Коэффициент дифракционного усиления с препятствием по сравнению со свободным пространством [2]:
, дБ. (7)
А для приближенно можно считать:
(8)
Для Gd = - 40 дБ (чему соответствует множитель ослабления V = 0.01), справедливо соотношение:
дБ
откуда безразмерный дифракционный параметр Френеля-Кирхгофа:.
Полученное выражение (6), в соответствии с принятым значением Gd, позволяет рассчитать ширину границы зоны затенения для принятой модели препятствия.
Однако, искомая ширина зоны затенения d2 представлена в (6) в неявном виде, что осложняет получение зависимостей этой величины от параметров hбс; hпр; d1, характеризующих процесс распространения радиоволн.
Практическую ценность может иметь аппроксимирующий многочлен, включающий параметры, оказывающие влияние на ширину зоны затенения d2. Такой многочлен может быть получен, например, путем применения метода планирования эксперимента [3] для заданного числа независимых переменных, а именно, в данном случае - полный факторный эксперимент ПФЭ 23. При этом расчет значений d2 для узловых точек плана по выражению (6) удобно производить, например, с помощью пакета MathCad.
При решении поставленной задачи приняты следующие области определения факторов:
hбс = (20…40) м; hпр = (20…50) м; d1 = (300…1500) м.
В результате расчета коэффициентов уравнения регрессии, сокращения их числа за счет наименее значимых и замены переменой для фактора hпр получено следующее уравнение регрессии, аппроксимирующее реальную зависимость d2 = f(d1, hбс, hпр,):
При л = 0,33 м - стандарт GSM - 900:
При л = 0,158 м - стандарт GSM - 1800
Ошибка при вычислении значений d2 по полученным выражениям не превышает 10% по отношению к значениям, определенным по выражению (6).
Из анализа полученных уравнений следует, что фактором, оказывающим наименьшее влияние на ширину «теневых» зон является d1 - расстояние от рассматриваемого препятствия до базовой станции. Приняв это расстояние, равным 750 метров - среднему значению в указанном диапазоне, построены зависимости ширины теневых зон от двух других факторов. Одна из поверхностей отклика, а именно для л = 0,33 м представлена на рис. 3.
Сечения полученных поверхностей, то есть зависимости d2 = f (hпр) для базовой станции высотой hбс = 30 м представлены на рис.4 - соответственно 1 - для стандарта GSM-900, 2 - для стандарта GSM-1800.
Рис. 3 Зависимость ширины «теневой» зоны от высот препятствия и базовой станции при расстоянии от БС до препятствия d1 = 750 м
Рис. 4 Зависимости ширины «теневой» зоны от высоты препятствия
зона теневой радиволна станция
Таким образом, в результате проведенных исследований получены удобные в практическом отношении зависимости для расчета ширины «теневой зоны» от отдельной станции в условиях городской застройки применительно к одиночным препятствиям, например, в виде зданий.
Литература
1. Богенс К.К., Ерохин Г.А., Шорин О.А. Прогнозирование теневых зон при расчете поля УКВ в системах подвижной радиосвязи // Электросвязь. 2000. N° 7.
2. Шабунин С.Н., Лесная Л.Л. Распространение радиоволн в мобильной связи. Методические указания по курсу «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства в системах мобильной связи» для студентов всех форм обучения радиотехнических специальностей. Екатеринбург: УГТУ, 2000. 38 с.
3. Ивоботенко В.А., Ильинский Н.Ф., Копылов И.П. Планирование эксперимента в электромеханике. М.: Энергия, 1975. 184 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение зоны покрытия трехсекторной базовой станции стандарта GSM с помощью моделей предсказания. Учет потерь при распространении радиоволн. Расчет радиуса зоны покрытия БС с применением эмпирических методов Окомура и Хата, Волфиша-Икегами (WIM).
курсовая работа [2,2 M], добавлен 26.11.2013Общая характеристика моделей распространения радиоволн. Основные проблемы распространения и методы их решения. Моделирование распространения радиоволн в городе с помощью эмпирических моделей. Экспериментальное исследование уровня сигнала базовой станции.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 07.07.2012Построение сотовых систем мобильной и персональной связи. Структура радиосистем передачи. Распространение радиоволн в сотовых системах. Деление обслуживаемой территории на соты. Влияние Земли и атмосферы на распространение радиоволн. Базовая станция.
реферат [829,1 K], добавлен 19.05.2015Целесообразность построения сети GSM Уватского района Тюменской области и выбор оборудования. Блок транскодирования и адаптации скорости передачи. Разработка структуры сети, расчет зоны покрытия базовой станции, определение зоны уверенной радиосвязи.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 05.11.2012Принципы построения систем сотовой связи, структура многосотовой системы. Элементы сети подвижной связи и блок-схема базовой станции. Принцип работы центра коммутации. Классификация интерфейсов в системах стандарта GSM. Методы множественного доступа.
реферат [182,3 K], добавлен 16.10.2011Энергетический расчет трассы: шумов, уровня мощности сигнала в точке приема при распространении в свободном пространстве, усредненной медианной мощности сигнала для квазигладкой поверхности. Выбор оборудования базовой станции и используемых антенн.
курсовая работа [839,8 K], добавлен 06.05.2014Структура сотовой сети связи. Расчет числа радиоканалов, допустимой телефонной нагрузки, числа абонентов, количества базовых станций, радиуса зоны обслуживания станции, величины защитного расстояния, модели распространения радиоволн, мощности передатчика.
курсовая работа [4,4 M], добавлен 22.06.2012Расчет пролёта радиорелейной линии. Выбор оптимальных высот подвеса антенн. Ухудшения связи, вызванные дождем и субрефракцией радиоволн. Энергетический расчет линии "вниз" и "вверх" для спутниковой системы связи. Коэффициент усиления антенны приемника.
курсовая работа [801,4 K], добавлен 28.04.2015Выбор частотных каналов. Расчет числа сот в сети и максимального удаления в соте абонентской станции от базовой станции. Расчет потерь на трассе прохождения сигнала и определение мощности передатчиков. Расчет надежности проектируемой сети сотовой связи.
курсовая работа [421,0 K], добавлен 20.01.2016Прогнозирование электромагнитной совместимости радиорелейной линии и радиолокационной станции. Параметры источников полезного и мешающего сигналов. Потери энергии на трассе распространения радиоволн. Электромагнитная совместимость сотовых систем связи.
реферат [641,9 K], добавлен 05.05.2014Проведение расчетов максимального расстояния между ЦС и подвижной АС (радиус зоны 1), при условии что высота передающей антенны не задана. Выбор различных высот антенн для определения радиуса обслуживания с учетом местных природных условий и рельефа.
контрольная работа [451,0 K], добавлен 13.05.2012Общая классификация радиоволн по диапазонам и областям применения. Диапазоны радиочастот и радиоволн, установленные международным регламентом радиосвязи. Механизмы и зоны распространения. Особенности распространения устройства декаметрового диапазона.
контрольная работа [29,1 K], добавлен 02.04.2014Современные стандарты сотовых сетей связи. Проектирование сотовой сети связи стандарта DCS-1800 оператора "Астелит". Оценка электромагнитной совместимости сотовой сети связи, порядок экономического обоснования эффективности разработки данного проекта.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 10.06.2010Определение пределов варьирования коэффициента усиления методами "Максимума-минимума", "Наихудшего случая". Моделирование работы усилителя в программе OrCAD. Анализ ширины полосы пропускания УНЧ при вариациях номиналов элементов методом Монте-Карло.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 14.07.2012Особенности распространения радиоволн в системах мобильной связи. Разработка и моделирование программного обеспечения для изучения моделей распространения радиоволн в радиотелефонных сетях для городских условий. Потери передачи в удаленных линиях.
дипломная работа [5,1 M], добавлен 20.10.2013Общее понятие про сотовую связь, принцип действия. Входные и выходные данные программы расчета электрической составляющей электромагнитного поля, создаваемой каждой из антенн базовой станции. Графическая оболочка программы, руководство пользователя.
отчет по практике [1,5 M], добавлен 15.03.2012Разработка проекта строительства радиобашни высотой Н=75 м для развития сети сотовой связи стандарта GSM, описание ее конструкции. Состав и размещение оборудования базовой станции. Электроснабжение, освещение, светоограждение, защитное заземление объекта.
курсовая работа [35,6 K], добавлен 01.12.2010Аппроксимация полиномом седьмой степени экспериментальной зависимости коэффициента усиления заданного усилительного каскада на полевом транзисторе типа 2П905А(119J). Определение параметров нелинейности третьего порядка и выбор режима работы каскада.
курсовая работа [467,6 K], добавлен 01.04.2013Ознакомление с историей развития, структурой, процедурами регистрации, территориальным делением, маршрутизацией вызовов в сети "GSM Казахстан". Характеристика цифровой коммутационной системы AXE-10. Произведение расчета зоны покрытия базовой станции.
дипломная работа [0 b], добавлен 25.05.2010Проект телефонизирования с помощью транкинговой проводной связи зоны поселка Северный и прилегающих промышленных зон. Инвестиционный, операционный, финансовый план проекта, анализ его безубыточности и эффективности для вложений банка и акционеров.
курсовая работа [6,2 M], добавлен 21.10.2011
