Блок-схема базовой станции показана на рисунке 4.1

Особенностью базовой станции является использование разнесенного приема, для чего станция должна иметь две приемные антенны. Кроме того, базовая станция может иметь раздельные антенны на пере дачу и прием (рисунок 2.6 соответствует этому случаю). Другая особенность - наличие нескольких приемников и такого же числа передатчиков, позволяющих вести одновременную работу на нескольких каналах с различными частотами.

Одноименные приемники и передатчики имеют общие перестраиваемые опорные генераторы, обеспечивающие их согласованную перестройку при переходе с одного канала на другой; конкретное число N приемопередатчиков зависит от конструкции и комплектации БС. Для обеспечения одновременной работы N приемников на одну приемную и N передатчиков на одну передающую антенну между приемной антенной и приемниками устанавливают делитель мощности на N выходов, а между передатчиками и передающей антенной - сумматор мощности на N входов.

Рис. 4.2 Блок-схема базовой станции

Приемник и передатчик имеют ту же структуру, что и в МС, за исключением того, что в них отсутствуют ЦАП и АЦП, поскольку и входной сигнал передатчика, и выходной сигнал приемника имеют цифровую форму. Возможны варианты, когда кодеки (либо только кодек речи, либо и кодек речи, и канальный кодек) конструктивно реализуются в Рисунок 4.2 Блок-схема 0 линии связи на ЦК, и распаковку принимаемой от него информации. Для связи БС с ЦК обычно используется радиорелейная или волоконно-оптическая линия, если они не располагаются территориально на одном месте.

Контроллер БС (компьютер) обеспечивает управление работой станции, а также контроль работоспособности всех входящих в нее блоков и узлов.

Для обеспечения надежности многие узлы и блоки БС резервируются (дублируются), в состав станции включаются автономные источники бесперебойного питания (аккумуляторы).

В стандарте GSM используется понятие системы базовой станции (СБС), в которую входят контроллер базовой станции (КБС) и несколько (например, до шестнадцати) базовых приемопередающих станций (БППС) - рисунок 2.7. В частности, три БППС, расположенные в одном месте и замыкающиеся на общий КБС, могут обслуживать каждая свой 120-градусный азимутальный сектор в пределах ячейки или шесть БППС с одним КБС - шесть 60-градусных секторов. В стандарте D-AMPS в аналогичном случае могут использоваться соответственно три или шесть независимых БС, каждая со своим контроллером, расположенных в одном месте и работающих каждая на свою секторную антенну.

Рис.4.3 Центр коммутации

Центр коммутации - это автоматическая телефонная станция ССС, обеспечивающая все функции управления сетью. ЦК осуществляет постоянное слежение за МС, организует их эстафетную передачу, в процессе которой достигается непрерывность связи при перемещении ПС из соты в соту и переключение рабочих каналов в соте при появлении помех или неисправностей.

На ЦК замыкаются потоки информации со всех БС, и через него осуществляется выход на другие сети связи - станционную телефонную сеть, сети междугородной связи, спутниковой связи, другие сотовые сети. В состав ЦК входит несколько процессоров (контроллеров).

Рисунок 4.4 - Блок-схема центра коммутации

Коммутатор подключается к линиям связи через соответствующие контроллеры связи, осуществляющие промежуточную обработку (упаковку/распаковку, буферное хранение) потоков информации. Управление работой ЦК и системы в целом производится от центрального контроллера. Работа ЦК предполагает участие операторов, поэтому в состав центра входят соответствующие терминалы. А также средства отображения и регистрации (документирования) информации. В частности оператором вводятся данные об абонентах и условиях их обслуживания, исходные данные по режимам работы системы, в необходимых случаях оператор выдает требующиеся по ходу работы команды.

Важными элементами системы являются база данных (БД) - домашний регистр, гостевой регистр, центр аутентификации, регистр аппаратуры. Домашний регистр (местоположения - Home Location Register, HLR) содержит сведения обо всех абонентах, зарегистрированных в данной системе, и о видах услуг, которые могут быть им оказаны. В нем фиксируется местоположение абонента для организации его вызова, и регистрируются фактически оказанные услуги. Гостевой регистр (местоположения - Visitor Location Register, VLR) содержит сведения об абонентах-гостях (роумерах), т. е. об абонентах, зарегистрированных в другой системе, но пользующихся в настоящее время услугами сотовой связи в данной системе. Центр аутентификации (Authentication Center) обеспечивает процедуры аутентификации абонентов и шифрования сообщений. Регистр аппаратуры (идентификации - Equipment Identity Register), если он существует, содержит сведения об эксплуатируемых ПС на предмет их исправности и санкционированного использования. В частности, в нем могут отмечаться украденные абонентские аппараты, а также аппараты, имеющие технические дефекты, например, являющиеся источниками помех недопустимо высокого уровня.

Как и в БС, в ЦК предусматривается резервирование основных элементов аппаратуры, включая источник питания, процессоры и базы данных. ББД часто не входят в состав ЦК, а реализуются в виде отдельных элементов. Устройство ЦК может быть различным в исполнении разных компаний-изготовителей.

4.4 Фильтрация в многоканальных системах связи

Исследуем важность фильтрации для уменьшении полосы канала и ослаблении помех от смежных каналов. Будем использовать программы реализованные на рабочей станцииNIPXI-1042 (Приложение) в программной среде Lab VIEW-8.2.

В идеале, при частотном разделении каналов сигнал, генерируемый в одном канале, не будет интерферировать с сигналами в соседних каналах. В данном разделе покажем, что для ограничения частотного спектра сигнала можно использовать формирующий фильтр (pulseshaping). Также проиллюстрируем устранение влияния смежных частотных каналов с помощью полосового фильтра на стороне приемника.

Почти для всех протоколов с цифровой модуляцией возможно многоканальное исполнение с применением фильтров. Фактически, фильтры должны применяться как в передатчике, так и в приемнике с тем, чтобы ограничивать каждый канал выделенной ему полосой. На передающей стороне применяется формирующий фильтр для IQ сигнала[10]при передаче каждого символа. На приемной стороне для ограничения частотного диапазона и устранения интерференции от смежных каналов используется полосовой фильтр. Ниже мы опишем требования и эффективность обоих типов фильтров.

Для выполнения двух важных требований, необходимо использовать формирующие («pulseshaping») фильтры. Эти требования: 1) генерация в ограниченных по частоте каналах и 2) уменьшение межсимвольной интерференции (ISI) при многолучевых отражениях сигнала. Фактически, фильтр в виде функции sync, показанный ниже, удовлетворяет этим требованиям, поскольку он эффективно использует частотную область, и благодаря финитности функции, действующей на каждом символьном периоде модулированного сигнала[11]. Импульс sync с FFT-спектром показан ниже на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 -Импульс sync с FFT-спектром

Как мы заметили, импульс sync периодичен и имеет максимальную амплитуду в середине символьного интервала

По существу, модуляция несущей синусоиды приводит к постоянным изменениям (переходам) в её фазе и амплитуде. Следующий рисунок показывает временную область несущей синусоиды с частотой символов, равной половине частоты несущей. Это видно из того, что переходы фазы и амплитуды происходят на каждом втором периоде несущей. Можно видеть, что без использования фильтрации происходят резкие переходы.



Рисунок 3.4 - Синусоида с частотой символов, равной половине частоты несущей

Известно, что резкие перепады амплитуды сигнала приводят к возникновению высокочастотных компонентов в частотной области[12]. В многоканальных системах связи чрезвычайно важна по нескольким причинам концентрация мощности модулированной несущей в ширине полосы канала. Во-первых, мощность передачи уменьшается, когда сигнал более сконцентрирован в частотном диапазоне. Кроме того, канал, ограниченный в определенной полосе частот, не оказывает влияния на соседние каналы.

Применение формирующего фильтра к модулированной синусоиде сглаживает резкие переходы и ограничивает результирующий сигнал определенной полосой частот. Ниже на рисунке 3.5 показана модулированная синусоида во временной области.

Рисунок3.5 - Модулированная синусоида во временной области

При использовании фильтрации переходы фазы и амплитуды происходят более плавно. В результате, частотная информация синусоиды становится более сконцентрированной в определенной полосе частот.

В каналах, ограниченных по ширине полосы частот, из-за распространения сигнала на большие расстояния и сквозь различные среды появляется несколько трактов его прохождения[13]. Это приводит к тому, что некоторые символы могут выйти за отведенный им интервал времени. В результате они могут смешиваться со следующими или предыдущими переданными символами. Решение этой проблемы - использование формирующего фильтра. Применяя этот фильтр к каждому сгенерированному символу, мы можем уменьшить ширину полосы канала, уменьшая при этом межсимвольную интерференцию.

Кроме того, чтобы ещё более снизить интерференцию, обычно применяют согласованный фильтр на стороне приемника. Ниже мы показываем применение формирующего фильтра для каждого сгенерированного символа. Из рисунка 3.6видно, что максимальное пропускание фильтра приходится на середину периода символа. Кроме того, в начальной и конечной части символьного периода увеличивается затухание.

Таким образом, благодаря появлению интервала псевдозащиты, который ослабляет сигналы от многолучевых отражений, интерференция снижается.

Рисунок 3.6- Применение формирующего фильтра для каждого сгенерированного символа



На данном рисунке, sinc импульсы последовательности символов действительно перекрываются друг с другом. Поскольку пик каждого sinc импульса приходится на нулевую точку следующего sinc импульса, межсимвольная интерференция минимизирована.

Согласованный фильтр, возможно, такой же важный элемент, как и формирующий фильтр. Формирующий фильтр применяется на стороне генерации. Он предотвращает перекрытие символьных периодов, а он необходим, чтобы отфильтровать отраженные сигналы, которые появляются в процессе передачи. Поскольку сигнал, распространяющийся по прямому пути, достигает приёмника раньше, чем сигнал, распространяющийся с отражениями, возможно перекрытие отраженного сигнала с последующим символьным периодом. Эта ситуация показана на рисунке 3.7 ниже:

Рисунок 3.7- Перекрытие отраженного сигнала с последующим символьным периодом

Как можно видеть, согласованный фильтр ослабляет начало и конец каждого символьного периода, способствуя уменьшению межсимвольной интерференции.

В то время как на передающей стороне применяется формирующий фильтр, на приемной стороне должен использоваться дополнительный фильтр. Это вызвано тем, что на практике смежный канал, как правило, может быть сдвинут на 25% за пределы своей полосы. Поэтому, когда демодулируется заданный канал, возможно влияние смежных каналов на фазу и амплитуду несущего сигнала. Для того чтобы отфильтровать ненужные каналы, применяется полосовой фильтр в частотной области.

Ниже на рисунке 3.8 показана частотная область смоделированного физического канала с шестью несущими, расположенными с интервалом в 100 МГц в диапазоне от 1.0 ГГц до 1.5 ГГц. К сожалению, недостаточно просто провести обратное преобразование этого сигнала в IQ данные, чтобы получить соответствующий символ. Это связано с тем, что соседние каналы (1.1 ГГц, 1.2 ГГц и т.д.) достаточно близки к основному каналу, чтобы влиять на фазу и амплитуду мест расположения идеальных символов. Поэтому важно применять полосовой фильтр, чтобы отфильтровать только требуемую полосу частот.

Рисунок 3.8- Частотная область смоделированного физического канала с шестью несущими

Ниже на рисунке 3.9 приведена частотная характеристика полосового БИХ фильтра Чебышева 7-го порядка. Как видите, этот фильтр разработан, чтобы пропускать все частоты в диапазоне от 950 МГц до 1.05 ГГц и вызвать затухание на частотах вне этой полосы. В реальных системах связи полосовые фильтры чрезвычайно важны, они позволяют отфильтровывать электромагнитные колебания, которые не являются частью модулированной несущей.



Рисунок 3.9- Частотная характеристика полосового БИХ фильтра Чебышева 7-го порядка

Используя полосовые фильтры, мы можем исключить влияние соседних каналов. На рисунке 3.10 ниже можно видеть, что соседние каналы имеют различное затухание из-за применения полосового фильтра. В результате принятый сигнал имеет фазовую и амплитудную характеристики, которые значительно ближе к характеристикам исходной модулированной несущей.

Рисунок 3.10- Частотная характеристика принятого сигнала



5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

В разделе экспериментальных исследований рассмотрим базовые принципы формирующей и полосовой фильтраций. Формирующий фильтр используется передатчиком для ограничения ширины полосы генерируемого сигнала. А полосовой фильтр используется приемником для выделения в частотном спектре требуемой несущей. Используем программы, которые реализованы на рабочей станции NIPXI-1042 (см. приложение) в программной среде LabVIEW-8.2.

Выполним формирующую фильтрацию одного канала для того, чтобы рассмотреть влияние различных параметров на ширину канала.

Откроем программу Filtering with Division Multiplexing(Фильтрация при FDM)и проверим значения следующих параметров:

- Add Adjacent Channels (Добавить соседние каналы) = FALSE

- Apply Receiver Filter (Применить фильтр приемника) = FALSE

- Pulse Shaping Filter = Raised Cosine

На лицевой панели, приведенной ниже на рисунке 4.1, вы видите одну несущую на частоте 1 ГГц. По умолчанию типом формирующего фильтра установлен “Raised Cosine.” Это сделано с тем, чтобы сгладить скачки несущей между символами и ограничить частотный спектр, занятый каналом.

Теперь изменим параметр “PulseShapingFilter” на “none”. На лицевой панели рисунок 4.2 видно, что отключение фильтра привело к возникновению множества высокочастотных гармоник модулированной несущей. Этими гармониками нельзя пренебрегать, так как они могу вызывать интерференцию в соседних каналах. Кроме того, потребуется дополнительная мощность при генерации сигнала. Таким образом, применяя формирующий фильтр, мы уменьшаем ширину полосы пропускания, требуемую для заданного канала.



Рисунок 4.1 - Лицевая панель программы «Фильтрация при FDM»и частотный спектр при формирующем фильтре «RaisedCosine»

Рисунок4.2- Лицевая панель программы «Фильтрация при FDM» и частотный спектр при отключении фильтра.

Кроме того, в многоканальных системах связи более существенной является межканальная интерференция, вызванная отсутствием формирующего фильтра. Чтобы наблюдать межканальную интерференцию нажмем кнопку “Add Adjacent Channels” (Добавить смежные каналы). При этом моделируется многоканальная реализация. Как видим на рисунке 4.3, соседние каналы появились в виде красного графика. Обратите внимание, что исследуемый сигнал значительно интерферирует с добавленными соседними каналами.



Рисунок 4.3 - Частотной спектр при добавлении смежных каналов

Изменим параметр “pulse shaping filter” на “Raised Cosine.” Результатом включения фильтра является предотвращение межканальной интерференции. Из рисунка 4.4 видно, что уровень помех в каждом канале стал намного меньше, и интерференция между каналами уменьшилась.

Зайдем на вкладку “Rx Frequency Domain”, чтобы увидеть частотный спектр приемника. График будет аналогичен приведенному выше с тем отличием, что вновь добавленные соседние каналы будут изображены белым цветом.

Рисунок 4.4 - Частотной спектр при включении фильтра «Raised Cosine»

После просмотра этой вкладки нажмем на кнопку “Apply Bandpass Filter” (Добавить Полосовой Фильтр). Это действие включит полосовой фильтр, который пропустит полосу частот 100 МГц в диапазоне от 950 МГц до 1.05 ГГц. Поэтому результирующий сигнал будет попадать в канал с центральной частотой 1 ГГц. Результат показан ниже на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 - Частотной спектр при включении полосового фильтра

Теперь откроем вкладку “ConstellationPlot” (Схема созвездие) на лицевой панели. Эта вкладка содержит график созвездия отфильтрованного и обратно преобразованного сигнала (рисунок 4.6). Благодаря применению формирующего фильтра, подавляется интерференция от соседних каналов. Поэтому изображение созвездия показывает каждый символ декодированного сигнала очень отчетливо.

Рисунок4.6 -График созвездия отфильтрованного и обратно преобразованного сигнала

Наконец, пока открыта схема созвездие, изменим параметр «pulseshapingfilter» на “none”. Как видите( рисунок 4.7), фаза и амплитуда каждого символа получила отклонение от ожидаемого значения. Это произошло по причине возникновения интерференции от соседних каналов. Заметим, что в канале с небольшим уровнем шума еще возможно обратное преобразование сигнала в соответствующие символы. Однако такая реализация неидеальна по двум причинам. Во-первых, она предполагает отсутствие шума, и, во-вторых, требует больше мощности для генерации сигнала с расширенным спектром. Именно поэтому применение формирующего фильтра так важно в многоканальных системах связи.

Рисунок4.7- График созвездия отфильтрованного и обратно преобразованного сигнала при отключении формирующего фильтра

Рассмотрим интерференцию от соседних каналов и покажем важность использования полосового фильтра для ее минимизации.

Сначала выберем следующие установки :

- ClosestChannel (Hz) (БлижайшийКанал) = 2G

-AddAdjacentChannels (Добавить Соседние Каналы))= TRUE

- Pulse Shaping Filter = Raised Cosine

- Apply Bandpass Filter (ПрименитьПолосовойфильтр) = FALSE

Если посмотреть вкладку “TxFrequencyDomain”, вы увидим канал с центральной частотой 1 ГГц и пять соседних каналов, начинающихся с 2 ГГц (рисунок 4.8).



Рисунок 4.8 - Лицевая панель программы «Фильтрация при FDM» и частотный спектр канала с центральной частотой 1 ГГц вместе с пятью соседними каналами

Так как смежные каналы расположены далеко от тестируемого канала, они мало влияют на фазу и амплитуду сигнала в нем. Теперь перейдем на вкладку “RxConstellationPlot”, чтобы увидеть схему созвездие. Как показанониже на рисунке4.9, полученные символы преобразованы очень точно, хотя полосовой фильтр и не применялся. Опять же, это происходит из-за того, что тестируемый канал удален от ближайшего смежного канала на 1 ГГц.

Рисунок 4.9 - Созвездие сигнала

Сместим ближайший смежный канал на 1.8 ГГц и пронаблюдаем за результатом на схеме созвездия. Как виднониже из рисунка4.10, смежные каналы потихоньку начинают интерферировать с тестируемым каналом. Фактически, небольшие пульсации при переходе от символа к символу происходят на частоте биений. С приближением смежных каналов к тестируемому, колебания становятся все больше и больше, и частота биений повышается. В конечном счете, приблизительно на частоте 1.5 ГГц частота биений довольно большая, и символы не могут быть представлены в созвездии. Теперь мы применим полосовой фильтр, чтобы уменьшить интерференцию от смежных каналов. Нажмем на кнопку “ApplyBandpassFilter” для применения фильтрации. На вкладке “RxConstellationPlot” мы увидим, что каждый символ приближается к идеальной позиции. Кроме того, на графике “RxFrequencyDomain” мы видим, что смежные каналы практически полностью отфильтрованы (рисунок 4.11).

Рисунок 4.10 - Созвездия сигнала в канале , при его интерференции с соседними каналами

Рисунок 4.11- Созвездие сигнала в канале и его частотная характеристика , при интерференции с соседними каналами при применении полосового фильтра



Напомним, что в современных протоколах связи имеет место сдвиг канала примерно на 25% его ширины. Теперь поменяем частоту соседней несущей на 1.1 ГГц и пронаблюдаем за результатом в созвездии. Как виднониже из рисунка4.12, смежные каналы едва видимы в частотной области. Кроме того, созвездие показывает, что фаза и амплитуда несущей все еще очень близки к идеальным символьным расположениям.

Рисунок 4.12 - Созвездие сигнала в канале и его частотная характеристика , при интерференции с соседними каналами и применении полосового фильтра совместно с сдвигом соседней несущей частоты на 1.1 ГГц

Проверим влияние полосового фильтра, выключая и включая его и наблюдая за созвездием. Заметим, что фаза и амплитуда несущей не могут быть определены без применения полосового фильтра. Рисунок4.13, показывающий это, представлен ниже (со смежным каналом на частоте 1.1 ГГц).



Рисунок4.13 - Созвездия сигнала в канале, при отсутствии полосовой фильтрации

Наконец, включим полосовой фильтр и продолжим уменьшать частоту смежного канала, пока он не перекроется по частоте с тестируемым каналом. Как видно из схемы, несущая может быть восстановлена до тех пор, пока ближайший смежный канал не перекрывает тестируемый. Поменяем частоту ближайшей несущей на 1.06 ГГц (ближе, чем на 25% обычной ширины каналы) и пронаблюдаем за тем, что происходит на схеме созвездия. Как и ожидалось (рисунок 5.14), полученные символы не могут быть восстановлены и занять идеальное положение. Чтобы решить эту проблему, изменим частоту смежного канала до 1.08 ГГц. Теперь созвездие будет изображаться правильно.

Рисунок4.14 - Созвездия сигнала в канале, при изменении частоты смежного канала до 1.08 ГГц

Данные исследования показали, что фильтрация является эффективным методом для уменьшения ширины канала и уменьшения помех из соседних каналов. Используя фильтрацию, протоколы связи могут выполнять одновременную передачу нескольких сигналов в нескольких частотных полосах



6. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БАЗОВОЙ СТАНЦИИ

6.1 Влияние электромагнитных волн на состояние здоровья человека

Степень биологического влияния электромагнитных волн на тело человека находится в зависимости от частоты колебаний, напряженности и интенсивности поля, порядка его генерации (импульсное, постоянное), продолжительности влияния. Биологическое влияние полей различных диапазонов разнообразно. Чем короче длина волнения, тем большей энергией она располагает.

Высокочастотные излучения имеют все шансы ионизировать атомы, либо молекулы в соматических клетках - и таким образом разрушать проходящие в них процессы. А электромагнитные колебания длинноволнового диапазона хотя и никак не выбивают электроны с наружных слоев атомов и молекул, однако готовы разогревать органику, приводить молекулы в термическое движение. При этом жар это внутреннее - пребывающие на коже восприимчивые датчики его никак не фиксируют. Чем поменьше тело, тем правильнее оно воспримет коротковолновое излучение, чем больше - тем гораздо лучше принимает длинноволновое. Более восприимчивыми к воздействию электромагнитных полей считаются центральная нервная система (индивидуальные ощущения при этом - высокая астеничность, головные недуги и т. п) и нейроэндокринная концепция. С патологией нейроэндокринной регуляции объединяют действие со стороны сердечно - сосудистой системы, системы крови, иммунитета, обменных действий, воспроизводительной функции и др. Воздействие на иммунную концепцию проявляется в уменьшении фагоцитарной инициативности нейтрофилов, трансформациях комплиментарной инициативности сыворотки крови, несоблюдении белкового обмена, угнетении Т-лимфоцитов. Вероятны кроме того преобразование частоты пульса, сосудистых взаимодействий. Изображены перемены кроветворения, патологии со стороны эндокринной системы, метаболических действий, болезни органов зрения. Было фиксировано, то что медицинские проявления влияния радиоволн в особенности неоднократно характеризуются бессильными, астеновегетативными и гипоталамическими синдромами :

- астенический синдром. Данный синдром, тем или иным способом принцип, прослеживается в первоначальных стадиях болезни и выражается претензиями на головную боль, высокую астеничность, нервозность, несоблюдение сна, время от времени образующиеся боли в области сердца;

- астеновегетативный либо синдром нейроциркулярной дистонии. Данный синдром характеризуется ваготонической устремленностью взаимодействий (гипотония, брадикардия и прочие);

- -ипоталамический синдром. Пациенты стремительно возбудимы, чувственно лабильны, в единичных вариантах выявляются черты преждевременного атеросклероза, ишемической заболевания сердца, и гипертонической заболевании. Поля высоких частот имеют все шансы проявлять воздействие на глаза, которое приводит к появлению катаракты (помутнению хрусталика), а небольших - к изменению сетчатки глаза соответственно образу ангиопатии. Вследствие продолжительного присутствия в области воздействия электромагнитных полей наступают досрочная астеничность, вялость либо несоблюдение сна, возникают нередкие головные боли, начинается нарушение нервной системы. Повторные облучения небольшой насыщенности имеют все шансы являться источником к устойчивым многофункциональным расстройствам основной нервной системы, устойчивым раздражительно-психологическим болезням, изменению кровяного давления, замедлению пульса, трофическим действам (выпадению волос, ломкости ногтей и т. п.). Исследования показали плохое для самочувствия влияние низкочастотных электромагнитных полей частотой 50-60 Гц: в ночное время у многих подопытных увеличивался в крови степень мелатонина - гормона щитовидной железы, либо эпифиза. Эпифиз представляет положение главного "ритмоводителя" функций организма. Несоблюдение данного ритма способно спровоцировать вслед за собой основательные болезни, в частности, формирование опухоли.

6.2 Способы защиты здоровье людей от электромагнитного воздействия

Существуют соответственные способы предохранения людей от электромагнитного влияния:

- защита временем. Используется, если отсутствует способности уменьшить насыщенность излучения, в этом пункте вплоть до максимально разрешенного степени. Посредством обозначения, уведомления и т.п. ограничивается период пребывания людей в области проявленного влияния электромагнитного поля. В функционирующих нормативных документах учтена взаимозависимость между насыщенностью плотности потока энергии и периодом облучения;

- защита расстоянием. Используется, в случае если нельзя уменьшить влияние иными мерами, в этом количестве и защитой временем. Способ базируется в падении насыщенности излучения, соразмерном квадрату дистанции вплоть до источника. Охрана расстоянием возложена в базу нормирования санитарно- защитных областей - требуемого разрыва между источниками поля и жилы- ми зданиями, должностными помещениями и т.п. Пределы области обусловливаются расчетами для любого определенного происшествия размещения излучающей установки при работе ее на наибольшую мощность испускания;

- инженерные мероприятия согласно охране людей от электромагнитного влияния. Технические защитные мероприятия возводятся на применении явления экранирования электромагнитных полей, или в ограничении эмиссионных характеристик источника поля (уменьшении насыщенности испускания). При этом второй способ используется в главном в стадии проектирования излучающего предмета. С целью охраны жителей от влияния электромагнитных излучений могут использоваться специализированные строительные системы: железная сеточка, стальной лист либо каждое иное проводящее покрытие, а кроме того особенно созданные строительные материалы. Индивидуальные ресурсы охраны предусмотрены с целью избежание влияния на тело человека электромагнитного излучение с степенями, превышающими максимально возможные, когда использование других средств нельзя либо нерационально. Они смогут гарантировать совокупную защиту, или охрану единичных элементов тела (локальная защита).

6.3 Единые положения оценки электромагнитной совместимости

Оценка электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств содержит подсчет числовых смыслов требуемых разносов согласно частоте и расстоянию вероятно несопоставимых РПД и РМП, при которых в обстоятельствах влияния РП поддерживается деятельность радиоэлектронных средств с необходимым качеством. Итоги, приобретенные с целью определенных радиоэлектронных средств с учетом установленной модификации распространения радиоволн, предполагают собою верхние значимости в отсутствии учета воздействия рельефа территории. Расчет значений плотности потока мощности (ППМ) электромагнитного поля (ЭМП) с базовой станции (БС) радиодоступа производится в согласовании с «Федеральными санитарными инструкциями, общепризнанными мерками и гигиеничными нормативами», подтвержденными распоряжением Госкомсанэпидемнадзора Российской федерации 08.05.96г. (СанПиН 2.24/2.1.8.055-96), «Методичными предписаниями согласно установлению степеней электромагнитного поля в точках размещения средств телевидения и ЧМ-вещания», подтвержденными Основным Муниципальным санитарным доктором Российский Федерации 02.02.96г., МУК 4.3.045-96 и «Методичными предписаниями согласно установлению степеней электромагнитного поля в области размещения средств и предметов сухопутной мобильной радиосвязи (очень высокой частоты - ОВЧ и ультравысокие частоты - УВЧ) диапазонов», подтвержденными Ключевым Муниципальным санитарным доктором Российский Федерации 02.02.96г., МУК 4.3.046-96 (для базовых станций). В целях защиты жителей от влияния электромагнитных излучений радиочастотного спектра, формируемых ПРТО, формируются санитарно-защитные области и области ограничения застройки. Санитарно-защитной областью (СЗО) считается область, прилегающая к местности ПРТО. Наружная линия санитарно-защитной области обусловливается на возвышенности двух метров с поверхности земли согласно максимально возможному уровню электромагнитного излучения радиочастот, который для абсолютно всех компаний, жителей на местности жилой застройки и зон единого пользования составляет 10мкВт/см2 (в соответствии СанПиН 12.2.4/2.1.8.055-96). Санитарно-защитная область вводится с учетом перспективного формирования предмета и населенного места, и отсчитывается от антенны. Областей ограничения застройки считается местность, где на возвышенности на более двух метров от поверхности земли насыщенность электромагнитного излучения радиочастот превосходит максимально возможный уровень, который для всех без исключения групп жителей является 10мкВт/см2 (в соответствии СанПиН 12.2.4/2.1. 8.055-96). Наружная линия области ограничения застройки обусловливается согласно наибольшей возвышенности строений перспективной застройки, на возвышенности верхнего этажа которых насыщенность электромагнитного излучения радиочастот никак не превосходит максимально допустимый уровень. Санитарно-защитная область и область ограничения застройки обусловливаются расчетным методом и устанавливаются посредством замеров плотности потока силы электромагнитного поля. Местность области ограничения застройки позволяется применять с целью размещения стройки многофункционального разнообразного направления только при обстоятельстве соблюдения максимально-возможных степеней в области присутствия людей. Вычисления проделывались на базе начальных сведений и инженерных данных оборудования «мульти-стандартной» базовой станции «FlexiMultiradio» фирмы «Huawei 6 GHz».

6.4 Общие санитарно-технические требования к воздуху рабочей зоны.

Для расчета кондиционирования воздуха в теплый и холодный периоды года приняты следующие параметры наружного воздуха:

Холодный период T=- 18 град. С

Теплый период T=+ 30 град. С

Требуемые условия окружающей среды для технологической аппаратуры:

Влажность - 10% - 80% при +40 град. С

Основными вредными выделениями в помещении являются тепловыделения от технологического оборудования.

Помещение БС комплектуется полностью автоматизированным технологическим оборудованием, функционирующим без присутствия людей.

При разработке проекта, с целью определения необходимых мероприятий для поддержания заданного интервала температур, произведены технологические расчеты по определению баланса тепла в помещении. Тепловыделения от проектируемого технологического оборудования составляют - 0,8 кВт.

Отвод тепловыделений от технической аппаратуры, расположенной в помещении, осуществляется за счет комплексной системы отвода тепла и естественной конвекции.

Помещение БС имеет соприкосновение с внутренним воздухом. Количество тепла, поступающего в помещение через ограждающие конструкции составляет - 0,9 кВт.

Для снятия теплоизбытков от проектируемого технологического оборудования, солнечной радиации в теплое время года, для обеспечения необходимого режима работы в холодный период года при отсутствии отопления, проектом предусмотрена установка двух двухблочных бытовых кондиционеров настенного исполнения, производства фирмы Kentatsu (Япония), внутренний блок - KSGH35HFAN1, наружный блок - KSRH35HFAN1. Допускается использование сходных по техническим параметрам кондиционеров других марок.

Холодопроизводительность кондиционера составляет Qx=3,45 кВт.

Выключение и включение кондиционера производится по команде встроенного термистора. Кондиционер включается при температуре +22 ⁰С.

Приток воздуха и влажностный режим в контейнере обеспечивается инфильтрацией наружного влажного воздуха в аппаратную через не плотности дверного проема. Специальные мероприятия по поддержанию заданной влажности воздуха в помещении не предусматриваются.

Для поддержания рабочей температуры в холодное время года в аппаратной БС устанавливается масляный обогреватель с диапазоном регулировки температуры термостатом. Для установки рекомендуются следующие обогреватели: VitekVT-1720 с регулируемым уровнем мощности от 0,6 до 1,5 кВт, DelonghiGS 770715Vмощностью 1,5 кВт, PolarisPRES 0720 FHмощностью 1,5 кВт, GeneralclimateNY 12 LA мощностью 1,2 кВт. Противопожарные мероприятия обеспечиваются установкой огнетушителей в помещении, мероприятия по дымоудалению - не предусматриваются.

На дренажные трубопроводы устанавливают обогреватели снаружи помещения БС для предотвращения замерзания конденсата. Питание для обогревателей дренажа подают с силовых разъемов внешних блоков.

Для передачи сигналов телеметрии в помещении БС устанавливают
2 термостата с температурными установками +10 град. и +30 град. Сигналы с термостатов передаются на кросс БС.

После установки внешних блоков кондиционеров и их подключения к системе питания и фреоновой магистрали устанавливают антивандальные решетки.



7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

7.1 Расчет стоимости производственного оборудования, необходимого для разработки

Капитальные вложения _ это денежные средства, которые направлены на приобретение новых предприятий; организацию новых проектов; расширение, реконструкцию и техническое оборудование действующих предприятий. В нашем случае это средства, потраченные на построение многоканальной беспроводной сети технологии LTE, на приобретение оборудования фирмы Huawei, а также телекоммуникационных шкафов, стоек и др.

Основное производственное оборудование базовой станции представлено в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Затраты на оборудование

Наименование	Ед. из	Кол-во	Цена за ед., тыс.руб.	Общая цена, тыс.руб.
Outdoor-шкаф	шт.	1	41,2	41,2
Аккумуляторные батареи	шт.	12	8,5	102
Системный модуль FSMF	шт.	1	19,8	19,8
RF-module FRGY	шт.	3	17,7	53,1
Секторная антенна для БС Andrew CVVPX306R3	шт.	3	20,4	61,2
Кросс	шт.	1	9,2	9,2
Оптический патч-корд	м.	150	0,18	27
Плинт с нормально замкнутыми контактами	шт.	16	0,1	1,6
ИБП	шт.	1	6,3	6,3
Итого:	321,4

Капитальные вложения включают в себя стоимость оборудования, его монтаж и транспортировку. Для этой цели первоначально составляются сметы объемов работ и на приобретение оборудования. Инвестиции, как нам известно - это капитальные вложения, включающие в себя:

(7.1)

где С_об- стоимость приобретаемого оборудования;

С_уст-стоимость транспортного расхода для эксплуатации и монтажа данного оборудования, определяется укрупненным методом и берется равным 10 % от первоначальной стоимости оборудования.

Стоимость на основное оборудование указана с учетом транспортных расходов и таможенного оформления.

(7.2)

По формуле 5.2 получаем:

Таким образом, капитальные вложения в соответствии с формулой 7.1 составляют:



7.2 Расчет эксплуатационных расходов

Эксплуатационные расходы _ это расходы, связанные с эксплуатацией техники предприятия связи. К данным расходам относятся следующие затраты:

· материальные затраты (расходы на оплату электроэнергии);

· заработная плата персонала (фонд оплаты труда);

· социальный налог;

· амортизационные отчисления;

· прочие затраты

В процессе обслуживания, эксплуатации и предоставления услуг связи осуществляется деятельность, требующая расхода ресурсов предприятия.

Эксплуатационные расходы определим по формуле:

(7.3)

где ЗП - основная и дополнительная заработные платы персонала;

Сн - социальный налог;

А - амортизационные отчисления;

М- материальные затраты;

Сэл - затраты на электроэнергию;

Садм- прочие административные и управленческие расходы;

Затраты на оплату труда в себя включают:

· оплата труда основного производственного персонала, включая премии рабочих и служащих, научных работников за производственные и научные результаты;

· оплата труда не состоящих в штабе сотрудников, занятых в основной деятельности;

· стимулирующие и компенсирующие выплаты, в том числе:

· компенсации по оплате труда в связи с повышением цен и индексации доходов в пределах норм, предусмотренных законом;

· компенсации, выплачиваемые женщинам, находящимся в частично оплачиваемом отпуске по уходу за ребенком;

· больничные, отпускные и командировочные компенсации.

К расходам по оплате труда относятся различные платежи по договорам обязательного страхования, добровольного, долгосрочного страхования, пенсионного страхования, пенсионного негосударственного страхования, и др. Совокупная сумма платежей (взносов) работодателя не должна превышать 12 % от суммы расходов на оплату труда. Для обслуживания оборудования сети беспроводного доступа необходим штат из 9 человек. Для вычисления заработной платы приведем среднемесячные оклады по г. Кисловодск, обслуживающего персонала, которые сведем в таблицу 5.2.

Таблица 7.2 - Заработная плата обслуживающего персонала

Наименование должности	Количество, чел.	Месячная заработная плата, руб	Годовая заработная плата, руб
Ведущий инженер	1	30 000	360 000
Бригадир-монтажник	1	23 000	276 000
Монтажники	2	15 000	360 000
Итого	4	74 000	996 000

Основная заработная плата за год составит:

(7.4)

В годовой фонд заработной платы включается дополнительная заработная плата (работа в праздничные дни, сверхурочные и т.д.) в размере 30% от основной заработной платы.



Следовательно, имеем:

(7.5)

Так же при расчете фонда заработной платы следует учесть премии для выплаты работникам (25%):

Общая заработная плата складывается из основной и дополнительной заработной платы:

(7.6)

Социальные отчисления:

(7.7)

7.3 Расчет годовых доходов

В данном разделе излагается план получения средств для расширения, модернизации предприятия и других проектов.

Оценка доходов будет происходить следующим образом:

· доходы от подключения к сети Интернет;

· доходы от абонентской платы;

· доходы от пропущенного трафика;

Таким образом, доходы оператора будут складываться из следующих составляющих:

(7.8)



где Д_{юр.лица} - доходы от юридических лиц;

Д_{физ.лица} - доходы от физических лиц.

Годовые доходы _ получаемые за год от реализации услуг широкополосного доступа услуги Интернет по определенным расценкам. Рассчитываются два вида доходов: единовременные и текущие (ежегодные).

Разовые доходы _ полученные при подключении абонента к сети. Стоимость подключения абонентов к сети LTE будет составлять - 250 руб.

Максимальное возможное количество абонентов проектируемой базовой станции составляет 400, допустим в первый год эксплуатации, подключатся 50% от максимального значения, что составит 200 абонентов. Тогда доходы от подключения в первый год составят:

Расчет текущих ежемесячных доходов, получаемых от абонентов за предоставленные услуги производился для первого года эксплуатации.

Текущие доходы от ежемесячной абонентской платы, которая за предоставление услуги Интернет составляет 350 руб. В год эта сумма составляет 4200 руб. на одного абонента. Проектируемая БС в первый год включает в себя 200 абонентов.

Текущий доход на первый год составляет:

Составим таблицу доходов от подключения и текущих доходов на 5 лет, с учетом того что каждый год количество абонентов будет возрастать на 20% в год.

Таблица 7.4 - общие доходы за 5 лет

Номер года	1 год	2 год	3 год	4 год	5 год
Прирост абонентов	200	240	288	345,6	414,72
Количество абонентов	400	480	576	691,2	829,44
Стоимость подключения	250	250	250	250	250
Доход от подключения	50000	60000	72000	86400	103680
Абонентская плата в год	4200	4200	4200	4200	4200
Текущий доход	840000	1008000	1209600	1451520	1741824
Общий доход	895050	1073170	1287014	1543156,8	1851198,16

7.4 Выводы

Известно, что при вводе в эксплуатацию новой базовой станции значительная часть финансовых средств расходуется еще на этапе её планирования. От качества и точности проведения всех необходимых мероприятий по созданию эффективной БС зависит не только качество и разнообразие предоставляемых современных услуг абонентам сети, но и, как следствие этого, достижение основной цели компании - оператора - получение прибыли от своей деятельности и возможности дальнейшего процветания и развития на рынке телекоммуникационных услуг. Ввиду этого очень важную роль играет эффективность тех методов и средств, по достижению поставленных перед ними задач при планировании сети, а также компетентность и профессионализм персонала отдела планирования сети. Также известно, что при низком качестве частотно-территориального плана, после установки и настройки оборудования, при её запуске возникает ряд серьёзных проблем, таких как: «засветка» секторов различных сот сети; возникновение зон неуверенного приёма; неравномерность покрытия сети и т.д. Все это ведёт к низкому качеству функционирования сети, снижению конкурентоспособности компании-оператора на рынке телекоммуникационных услуг и как следствие снижению его доходов, а самое страшное - потери клиентов, ведь для их привлечения также тратятся не малые средства. А всё это негативно сказывается на имидже компании-оператора, и она опять же несёт убытки. Для устранения этих проблем требуется и время, и деньги, и не маленькие, так как, иногда, приходится менять даже место расположения базовых станций, что, в свою очередь, влечет к вынужденному изменению параметров соседних базовых станций. Все эти мероприятия выполнить весьма затруднительно, так как перед монтажом для каждой базовой станции создаётся «Рабочий проект», в котором оговариваются все вопросы, связанные с её новым местоположением: экспертизы по пожарной, экологической, санитарной безопасностям, технологические замеры и т.д. Таким образом, на создание нового проекта и на его утверждение всеми инстанциями уходит много времени и финансовых средств, таких как транспортные расходы, заработная плата сотрудников, затраты на проведение новых замеров и экспертиз, оборудование новых помещений с соблюдением всех правил пожарной безопасности и т.д. А в это время каждая минута «простоя» сети приводит к огромным финансовым потерям оператора. Всё выше сказанное говорит о важности и ответственности этапа планирования сети сотовой связи, так как от качества и точности выполненных работ напрямую зависит финансовый результат деятельности компании-оператора уже с первых минут коммерческой эксплуатации сети. Необходимо отметить и тот факт, что получение большей части прибыли зависит от предоставления высококачественных телекоммуникационных услуг, которые, в свою очередь, определяются эффективным функционированием спланированной сети. Остальная часть (30%-35%) зависит от работы коммерческого отдела и отдела эксплуатации оператора.

Таким образом, данная работа, является экономически обоснованной и актуальной с точки зрения снижения финансовых затрат при проектировании новой базовой станции . Предлагаемые этой работе алгоритмы позволяют повысить эффективность и точность планирования сетей, а также предотвратить большинство возникающих проблем при вводе её в эксплуатацию, негативно сказывающихся на экономическом аспекте рассматриваемого вопроса, т.е. обеспечить оптимальное использование сети сотовой связи. Что в свою очередь влечёт за собой качество предоставляемых услуг, их доступность для клиентов, а, следовательно, успех и процветание компании-оператора.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения бакалаврской работы была исследована система связи с частотно-временным разделением каналов. Рассмотрены её основные особенности.

Были разработаны структурная схема системы связи, функциональная схема мобильной станции, проведен энергетический расчет радиолинии. Экспериментально была подтверждена необходимость различных видов фильтрации в системе связи .Был произведен экономический анализ, а также анализ экологичности и безопасности работы.

В результате проектирования были выполнены все требования, определенные техническим заданием к выпускной работе.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Пышкин И.М., Дежурный И. И., Талызин В.Н., Чвилев Г.Д.; под ред. Пышкина И.М. Системы подвижной радиосвязи. Радио и связь, 1986. - 196 с.

2. Дзюба В.Н., Доровских А.В., Урывский Л.А. Системы радиосвязи с наземными подвижными объектами и их перспективы.

3. Попов В.И. Основы сотовой связи стандарта GSM. -M.: Эко-Трендз, 2005. 296 с.

4. Ламекин В.Ф. Сотовая связь. Феникс,1997. - 171 с.

5. Смоловик C.Н. Метод оптимального планирования сетей мобильной связи стандарта GSM c учётом пространственного распределения абонентской нагрузки. Журнал «Мобильные системы» №7 за 2003г.

6. Усачев В.М. Спектральная эффективность систем подвижной радиотелефонной связи с различными способами разделения каналов. Журнал «Мобильные системы» №9 за 2004г.

7. Жураковский М. С. Каналы связи, М.: «Высшая школа», 1985.Минск: Беларусь, 1993.- 297 с.

8. Алехин В.А., Горбенко А.П. Проектирование телекоммуникационных систем. Часть 1. Дискретный канал передачи аналоговых сообщений: Учебное пособие по курсовому проектированию. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009.-124с.

9. Кашкаров А.П. Конструкции вокруг сотового телефона. - М.: РадиоСофт, 2008. -144с.

10. Евдокимов Ю.К., Линдваль В.Р., Щербаков Г.И. LabVEIW для радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора. Практическое руководство для работы в программной среде LabVEIW. - М.: ДКМ Пресс, 2007.- 400с.

11. Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации: Учебное пособие для вузов.- М.:Сов. радио, 1976-543с.

12. Гольденберг Л.М., Поляк Л.М. Цифровая обработка сигналов: - М: Радио и связь, 1990 г. 256 с.

13. Рабинер Л.Р. Цифровая обработка речевых сигналов Пер. с англ./Под ред. М.В. Назарова и Ю.Н. Прохорова.- М.: Радио и связь, 1981.-496с.; ил.

14. Золотарев В.В., Овечкин Г. В. Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы. Справочник.-М.: Горячая линия-Телеком, 2004. -126с.

15. Лидовский В.И. Теория информации. - М., «Высшая школа», 2002г. - 120с.

16. Варламова Р.Г. Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования. - М.: Сов радио, 1980. - 480 с., ил.

17. Ребрин Ю.И. Контрольная работа по курсу «Управление качеством». Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2003, 34 с.

18. Елисеева И.И. Общая теория статистики: учеб. Для вузов. - М.: Финансы и статистика, 2004г.

19. Системный анализ безопасности: Метод. разработка к самостоятельной работе по курсу "Безопасность жизнедеятельности". Таганрог: ТРТУ, 1995.-18с.

20. Бакаева Т.Н. Безопасность жизнедеятельности. Часть 2:Безопасность в условиях производства: Учебное пособие. Таганрог: ТРТУ, 1997. - 200с.

21. Дворецкий А.Е. Защита от электромагнитных и ионизирующих излучений. Методическая разработка по охране труда. Таганрог :ТРТИ 1983, N 727.



ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

CPU - центральный процессор

DTX - система прерывистой передачи речи

ED - закодированная информация

G - защитный интервал

IMSI - международный идентификационный номер подвижного абонента

Ki- ключ аутентификации абонента

LAI - идентификатор области местоположения

PIN - персональный ключ идентификации

PUK- персональный ключ разблокирования

RAM- запоминающее устройство с произвольным доступом

ROM - постоянное запоминающее устройство

S -скрытый флажок

SACCH - медленный совмещенный канал управления

SIM - модуль идентификации абонента

ТDMA - временное разделение каналов

TMSI- идентификационный номер подвижного абонента

TS - обучающая последовательность

VAD - детектор активности речи

АС- абонентская станция

АЦП - аналого-цифровой преобразователь

БС- базовая станция

ЕТС - единая тарифная сетка

КБС - контроллер базовой станции

МДП- металл-диэлектрик-полупроводник

МШУ - малошумящий усилитель

НИР - научно-исследовательская работа

ОЗУ- оперативное запоминающее устройство

ОУ - огнетушитель углекислый

ПАВ - поверхностная акустическая волна

ППС - приемо-передающая станция

ПС- подвижная станция

ПСП - псевдослучайная последовательность

ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина

ПЭУ- правила устройства электроустановок

РПл-регистр положения

РПр - регистр перемещения

РЧС- радиочастотный спектр

РЭА - радиоэлектронная аппаратура

СБИС - сверхбольшая интегральная схема

СПД - сети передачи данных

ССС-сотовые сети связи

СЭ - спектральная эффективность

Т - защитный бланк

ТКУ - транскодирующее устройство

ТФПО - телефонная сеть общего пользования

УМ - усилитель мощности

УПЧ - усилитель промежуточной частоты

ЦАП - цифроаналоговый преобразователь

ЦКС - центр коммутации подвижной связи

ЦО - центр обслуживания

ЦС - центральная станция

ЭВМ - электронно-вычислительная машина

Размещено на Allbest.ru