Размещено на http://www.allbest.ru/

Алматинский Университет Энергетики и Связи

Кафедра телекоммуникационных систем

Контрольная работа

Специальность: 5В0719 «Радиотехника, электроника и телекоммуникация»

Теория беспроводной связи

Выполнил: студент группы

РЭТ-11-07 Ахметов Данияр

Проверила: Гладышева Н.Н.

Алматы 2013

Введение

Целью данной расчетно-графической работы является обучение принципам расчета и построения систем беспроводной связи, показание особенности распространения и затухания сигналов в системах радиосвязи с радиальной структурой. Получение теоретических навыков расчета оптимальной высоты подвеса антенн, с учетом рельефа местности, особенностей аппаратуры и экономической рациональности, для представления более полной картины практической передачи радиоволн в условиях городской и сельской местности.

1. Задания

беспроводной радиосвязь фидер антенна

В расчетно-графической работе №1 требуется произвести расчет:

· 1) максимального расстояния уверенного приема (дальности) между центральной станции (ЦС) и мобильной абонентской станции (АС) системы беспроводной радиосвязи (радиус зоны 1);

· 2) максимального расстояния посредственного, неуверенного приема (худшего качества) между ЦС и АС (радиус зоны 2).

2. Общие условия расчета

В расчетно-графических работах принимается, что построение беспроводной системы проводится на какой-то территории покрытия впервые.

Следует иметь в виду, что связь ЦС с АС осуществляется на первых этапах построения радиальной сети, с использованием антенн с круговой диаграммой направленности. Связь ЦС с БС осуществляется с использованием направленной антенны, устанавливаемой на БС. Расчет связи ЦС с АС и связи ЦС с БС производится по одной методике.

3. Исходные данные для расчета

Таблица 1 Зависимость варианта от последней цифры зачетной книжки

где Pн - номинальная мощность передатчика ЦС,

f - средняя рабочая частота,

h2 - высота приемной антенны,

Ес - требуемая напряженность поля сигнала в пункте приема АС.

Таблица 2 Зависимость варианта от предпоследней цифры

Рельеф местности в зоне обслуживания Дh системы беспроводной радиосвязи определяется для меньшего колебания изменения рельефа местности Дh1 и для большего варианта изменения рельефа местности Дh2.

Затухание в фильтрах и антенных разделителях считается одинаковым для любого варианта и принимается равным Вф=9 дБ.

Усиление передающей и приемной антенн ЦС и АС Dу выбирается из таблицы 3. При расчете дальности связи между ЦС и АС в качестве антенн ЦС и АС следует выбирать всенаправленные антенны (ширина ДН 360є). При расчете дальности связи между ЦС и БС следует иметь в виду, что в качестве антенны ЦС по-прежнему используется та же всенаправленная антенна, а в качестве антенны БС можно использовать разные типы антенн.

Таблица 3 Параметры антенны

4. Расчет

Задание 1

Считаем, что высота передающей антенны не дана, поэтому будем задаваться различными высотами антенн, чтобы определить радиус обслуживания с тем, чтобы выбрать подходящий вариант размещения ЦС с учетом местных условий.

Задаемся следующими высотами антенны ЦС:

h1 = 30, 50, 70, 100, 150, 200, 300 м.

При расчете принимаем, что оборудование ЦС остается у основания опоры, а длина антенного фидера Iф увеличивается с ростом h1, увеличивая общее затухание фидера.

Выбираем из таблицы 4 с перечнем марок кабеля необходимый тип кабеля.

Марка кабеля: РКД-2-9/33, сф=70 Ом, б=0,039 дБ/м на частоте 1500 МГц

Определим затухание фидера для всех высот антенн ЦС по формуле

(1)

Таблица 4 Зависимость затухания фидера от высоты антенны

Рассчитаем Вр.н. - поправку, которая учитывает отличие номинальной мощности передатчика от мощности 1 кВт, по формуле

(2)

Рассчитаем Вh2 - поправку, учитывающую высоту приемной антенны, отличную от 1,5 м, по формуле

(3)

Определяем Врел - поправку, учитывающую рельеф местности при помощи графика на рисунке 1.

Рисунок 1 График для определения поправки рельефа местности

Поправка рельефа местности при h1= 12

коэффициент Врел = -7 (для села), Врел = -9 (для города ). Врел = -8.

Поправка рельефа местности при h2=65

коэффициент Врел = 1 (для села), Врел = 2 (для города). Врел = 1.5.

Определим напряженность поля для случаев h1 и h2, реально создаваемое передающей станцией ЦС в пункте приема АС по основной расчетной формуле:

Е=Ес+Вр.н+Вф+Вh2+Врел+ (*lф)-Dу

где lф =30…300 м - длина фидера;

=0,039 дБ/м - погонное затухание, дБ;

Ес =40 дБ - требуемая напряжённость поля сигнала в пункте приёма АС, дБ;

Вр.н=15,23 дБ - поправка, учитывающая отличие номинальной мощности передатчика от мощности 1кВт, дБ;

Вф=9 дБ - затухание в фильтрах и антенных разделителях, дБ;

Вh2=1,76 дБ - поправка, учитывающая высоту приемной антенны, отличную от 1,5 м, дБ;

Врел1;2=-8; 1,5 дБ - поправка, учитывающая рельеф местности, дБ;

Dу1=7,3 дБ - сумма коэффициентов усиления передающей и приемной антенн ЦС и АС, дБ.

Произведем расчет для всех высот передающей антенны ЦС и результаты расчета в таблицу 3.

Для высоты h1:

Е1=40+15,23+9+1,76-8-6,13= 51,86 Дб

Е2=40+15,23+9+1,76-8-5,35=52,64 Дб

Е3=40+15,23+9+1,76-8-4,57=53,42 Дб

Е4=40+15,23+9+1,76-8-3,4= 54,59 Дб

Е5=40+15,23+9+1,76-8-1,45= 56,54 Дб

Е6=40+15,23+9+1,76-8+0,5= 58,49 Дб

Е7=40+15,23+9+1,76-8+4,4= 62,39 Дб

Для высоты h2:

Е1=40+15,23+9+1,76+1,5-6,13= 61,36 Дб

Е2=40+15,23+9+1,76+1,5-5,35=62,14 Дб

Е3=40+15,23+9+1,76+1,5-4,57=62,92 Дб

Е4=40+15,23+9+1,76+1,5-3,4= 64,04 Дб

Е5=40+15,23+9+1,76+1,5-1,45= 66,04 Дб

Е6=40+15,23+9+1,76+1,5+0,5= 67,99 Дб

Е7=40+15,23+9+1,76+1,5+4,4= 71,89 Дб

Таблица 3 Результаты расчета

По графику на рисунке 2 (полученному экспериментально) определим ожидаемую дальность связи для рассчитанных напряженностей поля при различных высотах передающей антенны ЦС (для h1 и h2).

Итак, мы определили значения дальности связи, задаваясь различными значениями высоты подвеса антенны для крайних случаев перепада высот местности. Исходя из полученных значений, необходимо выбрать оптимальную высоту подвеса антенны h1 и обосновать свой выбор.

Наиболее оптимальной высотой подвеса антенны будет 200 метров, так как при этом обеспечивается наибольшее значение средней дальности связи.

Рисунок 2 Кривые для определения дальности связи

Радиус зоны 1 (максимального расстояния между ЦС и АС) выбирается как наименьшее из значений дальности связи, рассчитанных для рельефов с h1 и h2

4,9 км

Определим радиус зоны 2, где существует возможность неуверенного приема связи. При этом нужно учесть наличие формулы

Ес2=Ес1-9, дБ (5)

Рисунок 3 Кривые для определения дальности связи

Для высоты h1:

Е1=31+15,23+9+1,76-8-6,13= 42,86 Дб

Е2=31+15,23+9+1,76-8-5,35=43,64 Дб

Е3=31+15,23+9+1,76-8-4,57=44,42 Дб

Е4=31+15,23+9+1,76-8-3,4= 45,59 Дб

Е5=31+15,23+9+1,76-8-1,45= 47,54 Дб

Е6=31+15,23+9+1,76-8+0,5= 49,49 Дб

Е7=31+15,23+9+1,76-8+4,4= 53,39 Дб

Для высоты h2:

Е1=31+15,23+9+1,76+1,5-6,13= 52,36 Дб

Е2=31+15,23+9+1,76+1,5-5,35=53,14 Дб

Е3=31+15,23+9+1,76+1,5-4,57=53,92 Дб

Е4=31+15,23+9+1,76+1,5-3,4= 55,09 Дб

Е5=31+15,23+9+1,76+1,5-1,45= 57,04 Дб

Е6=31+15,23+9+1,76+1,5+0,5= 58,99 Дб

Е7=31+15,23+9+1,76+1,5+4,4= 62,89 Дб

Полученные данные внесем в таблицу 7.

Таблица 6 Результаты расчета - радиус 2

Тогда ширина зоны 2, как разность между дальностью связи в зоне 2 и зоне 1, равна r2-r1=12-4,9=7,1 км

Вывод

В данной работе был получен навык расчета дальности связи для системы беспроводной связи. Из полученных результатов видно, что лучшим вариантом антенны является длина 200 м. При этом радиус зоны уверенного приема равен 4500 м, неуверенного приема - 8000 м. На дальность связи также влияет длина и марка фидера антенны, т. к. существует понятие «погонного затухания» фидера, т.е. чем выше антенны, тем больше затухание в антенне. Следовательно, при условии увеличении высоты антенны для увеличения дальности связи необходимо увеличить мощность передатчика. Это значит, что габариты передатчика становятся больше, также больше становится и потребление энергии, что нежелательно. Для городской местности, в среднем, напряженность поля на 2 дБ меньше, чем для сельской местности. Пользуясь рисунком 1, можно прийти к выводу, при фиксированной высоте передающей антенны дальность связи будет тем больше, чем меньше напряженность поля Е.

Список литературы

1 Громаков Ю.А. Стандарты сотовых систем подвижной
радиосвязи: Учебное пособие. МТУСИ, 1994.

2 Карташевский В.Г. и др. Сети подвижной связи / Карташевский В.Г., Семенов С.Н., Фирстова Т.В. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001.

3 Коньшин С.В. Технологии беспроводной связи: Учебное пособие. - Алматы: АИЭС, 2003

4 Коньшин С.В., Сабдыкеева Г.Г. Теоретические основы систем связи с подвижными объектами: Учебное пособие. - Алматы: АИЭС, 2002.

Размещено на Allbest.r