Сети и системы мобильной связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВПО ДВУГПС

Расчетно-графическая работа

по дисциплине «Стандарты и технологии систем мобильной связи»

на тему

Сети и системы мобильной связи

Выполнила: Алексеева М.Н.

Проверила: Колодезная Г.В.

г. Хабаровск, 2016

Задание на РГР

В РГР требуется спроектировать сеть беспроводного доступа одного из районов города либо прилегающей городу сельской местности при следующих исходных данных:

1-й вариант

1. Тип территории в зоне обслуживания - Городская застройка (средний город)

2. Используемая технология беспроводного доступа - LTE

3.Частотный диапазон реализации технологии - 847 МГц;

4. Высота базовой станции в м - H_Base - 35;

5. Высота мобильной станции в м - H_Mobile - 1,5;

6. Площадь зоны обслуживания в км² - S_cети - 300.

Данные для расчета радиуса действия базовой станции:

При выполнении РГР требуется:

1) рассчитать зону покрытия одной базовой станции;

2) выбор антенных систем по рассчитанной зоне покрытия;

3) рассчитать зону Френеля;

Задание 1. Расчет зоны покрытия одной базовой станции

Эмпирическая модель Хата часто применяется при расчете зоны покрытия базовой станции, так как она рекомендована Международным Союзом Электросвязи (МСЭ) и довольно проста в применении. Эта модель позволяет вычислить потери на радиотрассе для конкретной местности и параметров базовой станции. Модель Окамура - Хата позволяет получать достаточно точные значения медианных потерь на трассах наземной подвижной связи при следующих ограничениях:

- частота сигнала f = 100... 1500 МГц;

- дальность связи R = 1... 100 км;

- высота подъема антенны базовой станции hБС = 30...200 м;

- высота подъема антенны мобильной станции hМС = 1... 10 м.

1. В соответствии с этой моделью величина затухания сигнала при распространении в городских районах равна:

, (1)

где f - рабочая частота в МГц;

hБС - высота подъема антенны базовой станции в м;

hMC - высота подъема антенны мобильной станции в м;

R - дальность связи в км;

а(hMC) - поправочный коэффициент, используемый при высоте антенны мобильной станции отличной от эталонной, равной 1,5 м.

для малых и средних городов:

;

2. Суммарные энергетические потери, возникающие на трассе распространения радиоволн могут быть представлены так:

(2)

где Р_ПРМ - мощность радиосигнала на входе приемника (определяется чувствительностью приемника);

Р_ПРД - мощность передатчика;

з_ФПРД, з_ФПРМ - КПД передающего и приемного фидеров;

G_АПРД, G_АПРМ - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн;

о_П, о_С - коэффициенты согласования антенн с радиосигналом по поляризации;

L_У - суммарное затухание радиоволн на трассе.

2. Из формулы (1) выразим радиус действия базовой станции

= =6,776 км

Следовательно, d = 6,776 км

3. Исходя из того что у нас каждая базовая станция имеет три сектора, рассчитаем площадь покрытия одной базовой станции:

=

Можно сделать вывод, что одной БС не хватит, чтобы обеспечить беспроводным доступом площадь в 300 км². Для полного покрытия данной площади необходимо 2 базовых станций.

Задание 2. Выбор антенных систем

беспроводной сеть поляризация антенна

Правильная установка и настройка антенн требует определенных знаний. Необходимо иметь представление о диаграммах направленности и поляризации антенн. Правильный расчет коэффициента усиления на начальном этапе поможет избежать ошибок и неправильной работы антенн при эксплуатации. Необходимо также учитывать различного рода искажения при передаче сигнала, которые оказывают крайне негативные воздействие на него.

Антенну можно определить как проводник, используемый для излучения или улавливания электромагнитной энергии из пространства. Для передачи сигнала радиочастотные электрические импульсы передатчика с помощью антенны преобразуются в электромагнитную энергию, которая излучается в окружающее пространство. При получении сигнала энергия электромагнитных волн, поступающих на антенну, преобразуется в радиочастотные электрические импульсы, после чего подается на приемник.

Как правило, при двусторонней связи одна и та же антенна используется как для приема, так и для передачи сигнала. Такой подход возможен, потому что любая антенна с равной эффективностью поставляет энергию из окружающей среды к принимающим терминалам и от передающих терминалов в окружающую среду.

Диаграмма направленности

Антенны излучают энергию во всех направлениях. Однако в большинстве случаев эффективность передачи сигнала для различных направлений неодинакова. Наиболее распространенным способом определения эффективности антенны является диаграмма направленности, которая представляет собой зависимость излучающих свойств антенны от пространственных координат.

Поляризация антенн

Важной характеристикой антенны является ее поляризация. В системах радиодоступа используют антенны с вертикальной, горизонтальной и круговой (с правым и левым вращением) поляризациями.

Учет поляризации позволяет получить дополнительные энергетические преимущества при решении задач электромагнитной совместимости, планировании зон обслуживания и т.д. При заполнении определенного пространства точками доступа до предельного уровня, после которого взаимные радиопомехи начинают мешать нормальной работе сетей, достаточно изменить поляризацию антенн, после чего можно продолжать наращивать радиосеть.

В плоской электромагнитной волне векторы вертикального электрического E и магнитного H полей в каждый момент времени ориентированы в пространстве определенным образом. Поляризация электромагнитной волны является ее пространственно-временной характеристикой и определяется видом траектории, описываемой концом вектора электрического поля в фиксированной точке пространства.

ППА-ЛП-80М-24Г - сверхширокополосная пассивная приемо-передающая антенна линейной поляризации.

Антенна выполняется в защитном радиопрозрачном корпусе с вибро-акустической защитой и может использоваться для решения широкого спектра радиотехнических задач.

Основные технические характеристики антенны

· Диапазон рабочих частот 80МГц - 24ГГц

· Поляризация Линейная

· Предельно допустимая мощность в непрерывном режиме 50 Вт

· Предельно допустимая мощность в импульсном режиме 100 Вт

· Волновое сопротивление коаксиального СВЧ-входа 50 Ом

· Габариты антенны:

поперечные размеры апертуры (ширина х высота) мм 400 х 105

продольные размеры апертуры (длина) мм 300

· Габариты антенны в корпусе:

обычное исполнение:

размеры апертуры (ширина х высота) мм 420 х 120

длина антенны мм 330

исполнение с вибро-акустической защитой:

размеры апертуры (ширина х высота) мм 440 х 140

длина антенны мм 350

· Вес антенны в корпусе кГ

обычное исполнение 4,2

исполнение с вибро-акустической защитой 4,8

· Уровень боковых лепестков:

в диапазоне частот 800 МГц - 24 ГГц не более - 20дБ

Задание 3. Рассчитать зону Френеля

Понятие зон Френеля основано на принципе Гюйгенса, согласно которому каждая точка среды, до которой доходит возмущение, сама становится источником вторичных волн, и поле излучения может рассматриваться как суперпозиция всех вторичных волн. На основе этого принципа можно показать, что объекты, лежащие внутри концентрических окружностей, проведенных вокруг линии прямой видимости двух трансиверов, могут влиять на качество как положительно, так и отрицательно. Все препятствия, попадающие внутрь первой окружности, первой зоны Френеля, оказывают наиболее негативное влияние.

Радиоволна в процессе распространения в пространстве занимает объем в виде эллипсоида вращения с максимальным радиусом в середине пролета, который называют зоной Френеля. Естественные (земля, холмы, деревья) и искусственные (здания, столбы) преграды, попадающие в это пространство, ослабляют сигнал.

В данной РГР зона Френеля будет рассчитываться для расстояния между базовыми станциями, которое определяется суммой зоны покрытия антенн между двумя станциями.

Предполагаемое препятствие от абонентской антенны находится на расстоянии 30% от общего километража. Следовательно, чтобы затухание сигнала было минимальным, необходимо, чтобы препятствие не заходило в зону Френеля с рассчитанным радиусом.

Определим S - расстояние от антенн до самой высшей точки предполагаемого препятствия (км), и D - расстояние от антенн до самой высшей точки предполагаемого препятствия (км):

км

Радиус первой зоны Френеля над предполагаемой преградой может быть рассчитан с помощью формулы:

,

где R радиус зоны Френеля (м);

f - частота, ГГц.

Размещено на Allbest.ru