этап выполнения работы.

На втором этапе выполнения работы следует обеспечить баланс мощностей в соте радиуса R для сети, выбранной в результате выполнения 1 этапа.

Уравнения баланса мощностей составляют на основе учета всех особенностей прохождения сигнала на трассе (рис. 4).

Рис. 4. К определению баланса мощностей

На рис. 4 обозначены: G – уcиление, L – потери, Lp – потери на трассе, A – антенна, d – разнесение, f – фидер? C – комбайнер, Tx – передатчик, Rx – приемник, Pin – входная мощность, Pout – выходная мощность, TMA (Tower Mounted Amplifier) – малошумящий усилитель на входе приемника

Расчеты трасс сетей подвижной связи ведут с использованием логарифмов потерь на трассах, в фидерах, комбайнерах и логарифмов коэффициентов усиления антенн и дополнительных усилителей.

При этом мощности на выходе передатчика и на входе приемника

Р(дБм) = 10 lg P(мВт).

Некоторые полезные соотношения между Р(дБм) и Р(мВт) приведены в табл. 5.

Таблица 5

Р, мВт	20 Вт	10 Вт	2 Вт	1 Вт				10^-10	10^-11
Р, дБм)								-100	-110

Уравнение баланса мощностей в направлении вверх (АС Þ БС):

P_in _БС = P_out _АС – L_f _АС + G_a _АС – L_p + G_a _БС + G_d _БС – L_f _БС (1)

Уравнение баланса мощностей в направлении вниз (БС Þ АС):

P_in _АС = P_out _БС – L_f _БС + G_a _БС – L_c – L_p + G_a _АС – L_f _АС, (2)

где P_in _БС и P_in _АС – мощности на входе приемников БС и АС, P_out _БС и P_out _АС – мощности на выходе передатчиков БС и АС, G_a _БС и G_a _АС – коэффициенты усиления антенн БС и АС, L_f _БС и L_f _АС – потери в фидерах БС и АС, L_c – потери в комбайнере, L_p – потери на трассе, G_d _БС – выигрыш за счет разнесенного приема сигналов на БС (3-4 дБ), в уравнениях (1) и (2) все коэффициенты усиления и ослабления выражены в дБ, а мощности – в дБм.

При расчетах можно использовать следующие параметры абонентских и базовых GSM станций.

В абонентских станциях GSM 900/1800 класса 4/1 максимальная выходная мощность передатчиков P_out _АС = 2 Вт на 900 МГц и 1 Вт на 1800 МГц. Чувствительность приемников, т.е. минимальная P_in _АС = –104 дБм в обоих диапазонах.

Чувствительность приемников базовых станций при наличии дополнительного малошумящего усилителя TMA (рис. 4) на входе приемного тракта P_in _БС = –111 дБм, а без него –106 дБм. Что касается мощностей передатчиков БС, то их стандартные значения у разных производителей лежат в пределах 28 – 50 Вт (хотя есть и маломощные станции мощностью 2 Вт).

При проверке баланса мощностей вверх (1) можно принять L_f _АС = 0, G_a _АС = 0,

G_a _БС = 15 – 17 дБ, L_f _БС = 2 дБ, G_d _BTS = 3 дБ (используем разнесенный прием).

При проверке баланса мощностей вниз (2) можно принять L_f _БС = 2 дБ, G_a _БС = 15 – 17 дБ, L_c = 0, если в соте 1 или 2 частоты, и L_c = 3 дБ, если в соте 3 – 4 частоты; L_f _АС = 0, G_a _АС = 0.

Потери на трассе определяем по модели Окумура – Хата. Они зависят от расстояния R, рабочей частоты F, высоты подвеса антенн базовой станции H_БС и абонентской H_АС станции. Данный метод основан на аналитической аппроксимации результатов практических измерений. Набор эмпирических формул и поправочных коэффициентов, полученный в результате такой аппроксимации, позволяет рассчитать средние потери для различных типов местности.

В диапазоне 900 МГц следует использовать рекомендации TU-R P. 529-2. Условия применимости модели F = 150-1500 МГц; Н_БС = 30-200 м; Н_АС = 1-10м:

в городской зоне

где Н_БС – эффективная высота подъема антенны базовой станции, м;

Н_АС – высота антенны подвижной станции над землей, м;

R – расстояние между передатчиком и приемником, км;

F – частота сигнала, МГц;

a(Н_АС) – корректировочный фактор: для малых и средних городов –

;

для больших городов –

Таким образом, для малых и средних городов:

для больших городов

в пригородной зоне

в сельской местности

В диапазоне 1800 МГц расчеты ведут на модели COST 231 Хата [COST 231 TD (90) 119]. Условия применимости модели: F = 1500-2000 МГц; Н_БС = 30-200 м; Н_АС = 1-10 м:

* средний город и пригородный центр с умеренной плотностью посадки деревьев

где Н_БС – эффективная высота подъема антенны базовой станции, м;

Н_АС – высота антенны подвижной станции над землей, м;

R – расстояние между передатчиком и приемником, км;

F – частота сигнала, МГц.

* центр столичного города (metropolitan centres)

* сельская местность - квазиоткрытая зона (Rural Quasi - Open)

Конкретные частотные каналы неизвестны, то при расчетах сетей GSM-900 следует ориентироваться на средние частоты диапазонов: вниз БС Þ АС 935-960 МГц, вверх АС Þ БС 890-915 МГц. В диапазоне 1800 МГц передачу вниз БС Þ АС ведут на частотах 1805-1880 МГц, а вверх АС Þ БС 1710-1780 МГц.

Приведем пример проверки баланса мощностей на трассе вниз по формуле (2) при следующих исходных данных: диапазон частот 1800 МГц (средняя частота поддиапазона вниз БС Þ АС: 1842 МГц), H_БС = 30 м; H_АС = 1,5 м; R = 1 км; зона - средний город.

Тогда средние (медианные) потери на трассе согласно модели COST 231 составляют L_R = 136,4 дБ. Необходимый запас мощности сигнала для его уверенного приема в 90% площади с вероятностью 75% DРσ = 0,68s = 0,68 · 8 = 5,6 дБм, где s = 8 дБ - среднеквадратичное отклонение сигнала из-за флуктуаций в точке приема. Кроме того, учтем дополнительные потери в здании L_доп=12 дБ. Итак, суммарные потери на трассе

L_p= 136,4 + 5,6 + 12 = 154 дБ.

Теперь рассчитаем мощность сигнала на входе приемника АС, если мощность передатчика БС составляет 28 Вт (44,5 дБм):

P_{in АС} = P_{out БС} – L_{f БС} + G_{a БС} – L_c – L_p + G_{a АС} – L_{f АС} =

=44,5 – 2 + 16 – 0 - 154 + 0 + 0 = -95,5 дБм

Аналогично по (1) проверяем баланс мощностей на трассе вверх. Средняя частота поддиапазона вверх АС Þ БС: 1744 МГц. При тех же H_БС и H_АС средние потери на трассе согласно модели COST 231 составляют L_R = 136,2 дБ, т.е. практически не отличаются от потерь на трассе вниз.

При тех же DР_σ = 5,6 дБ и потерях в здании L_доп=12 дБ b и P_{out АС} = 1 Вт получаем:

P_{in БС} = P_{out АС} – L_{f АС} + G_{a АС} – L_р + G_{a БС} + G_{d БС} – L_{f БС} =

= 30 – 0 + 0 – 153,8 + 16 + 3 – 2 = -104,8 дБм.

Найденные величины P_{in АС} и P_{in БС} должны превышать чувствительность приемников мобильной (–104 дБв) и базовой (– 111 дБм) станций. Если они оказываются меньше, то следует попробовать увеличить высоту подвеса антенны БС или уменьшить радиус соты.

В отчете по 2 этапу контрольной работы следует при вести формулу, по которой производили расчет потерь на трассе L_R, и заполнить итоговую табл.6.

Таблица 6

Трасса вниз БС Þ АС

F, МГц

H_БС, м

H_АС, м

R, км

L_R, дБ

DРσ, дБ

L_доп, дБ

P_{out БС}, дБм

L_{f БС}, дБ

G_{a БС}, дБ

L_c, дБ

L_p, дБ

G_{a АС}, дБ

L_{f АС}, дБ

P_{in АС}, дБ

Трасса вверх АС Þ БС

F, МГц

H_БС, м

H_АС, м

R, км

L_R, дБ

DРσ, дБ

L_доп, дБ

P_{out АС}, дБм

L_{f АС}, дБ

G_{a АС}, дБ

L_c, дБ

L_p, дБ

G_{a БС}, дБ

L_{f БС}, дБ

P_{in БС}, дБ

Литература

Основная литература:

1. Волков А.И., Попов Е.А., Сиверс М.А. Физические основы мобильной связи. Ч.1. - СПб, Линк. – 2004.

Дополнительная литература:

2. Бабков В.Ю., Вознюк М.А., Дмитриев В.И. Системы мобильной связи.- СПб: Изд. СПбГУТ.- 1998.

3. Кузнецов М.А., Рыжков А.Е. Системы подвижной связи / СПбГУТ. СПб, 2003.

4. Бабков В.Ю., Вознюк М.А., Петраков В.А., Рыжков А.Е., Сиверс М.А. Передача информации в системах подвижной связи. – СПбГУТ, СПб, 1999.

5. Бабков В.Ю., Вознюк М.А. Михайлов П.А. Сети мобильной связи. Частотно-территориальное планирование. – СПбГУТ. СПб, 2000.

6. Абатуров П.С., Афанасьев А.И., Волков А.Н. и др. Системы подвижной транкинговой связи стандарта TETRA. – СПб: Судостроение. – 2004.

7. Бабков В.Ю., Воробьев О.В. и др. Транкинговые системы связи. СПб: Судостроение, 2000.

Приложение.

Модель Эрланга B (система с отказами)

Число каналов Nт	Вероятность блокировки Р_бл, %
0.1	0.5	1.0
Трафик (Эрланг)
	.0010	.0050	.0101	.0204	.0526	.1111
	.0458	.1054	.1526	.2235	.3813	.5954
	.1938	.3490	.4555	.6022	.8994	1.271
	.4393	.7012	.8694	1.092	1.525	2.045
	.7621	1.132	1.361	1.657	2.219	2.881
	1.146	1.622	1.909	2.276	2.960	3.758
	1.579	2.158	2.501	2.935	3.738	2.666
	2.051	2.730	3.128	3.627	2.543	5.597
	2.558	3.333	3.783	2.345	5.370	6.546
	3.092	3.961	2.461	5.084	6.216	7.511
	3.651	2.610	5.160	5.842	7.076	8.487
	2.231	5.279	5.876	6.615	7.950	9.474
	2.831	5.964	6.607	7.402	8.835	10.47
	5.446	6.663	7.352	8.200	9.730	11.47
	6.077	7.376	8.108	9.010	10.63	12.48
	6.722	8.100	8.875	9.828	11.54	13.50
	7.378	8.834	9.652	10.66	12.46	14.52
	8.046	9.578	10.44	11.49	13.39	15.55
	8.724	10.33	11.23	12.33	14.32	16.58
	9.412	11.09	12.03	13.18	15.25	17.61
	10.11	11.86	12.84	14.04	16.19	18.65
	10.81	12.64	13.65	14.90	17.13	19.69
	11.52	13.42	12.47	15.76	18.08	20.74
	12.24	14.20	15.30	16.63	19.03	21.78
	12.97	15.00	16.13	17.51	19.99	22.83

Таблица П. (продолжение)
Число каналов Nт	Вероятность блокировки Р_бл, %
0.1	0.5	1.0
Трафик (Эрланг)
	13.70	15.80	16.96	18.38	20.94	23.89
	12.44	16.60	17.80	19.27	21.90	24.94
	15.18	17.41	18.64	20.15	22.87	26.00
	15.93	18.22	19.49	21.04	23.83	27.05
	16.68	19.03	20.34	21.93	24.80	28.11
	17.44	19.85	21.19	22.83	25.77	29.17
	18.21	20.68	22.05	23.73	26.75	30.24
	18.97	21.51	22.91	24.63	27.72	31.30
	19.74	22.34	23.77	25.53	28.70	32.37
	20.52	23.17	24.64	26.44	29.68	33.43
	21.30	24.01	25.51	27.34	30.66	32.50
	22.08	24.85	26.38	28.25	31.64	35.57
	22.86	25.69	27.25	29.17	32.62	36.64
	23.65	26.53	28.13	30.08	33.61	37.72
	24.44	27.38	29.01	31.00	34.60	38.79
	25.24	28.23	29.89	31.92	35.58	39.86
	26.04	29.09	30.77	32.84	36.57	40.94
	26.84	29.94	31.66	33.76	37.57	42.01
	27.64	30.80	32.54	34.68	38.56	43.09
	28.45	31.66	33.43	35.61	39.55	44.17
	29.26	32.52	34.32	36.53	40.55	45.24
	30.07	33.38	35.22	37.46	41.54	46.32
	30.88	34.25	36.11	38.39	42.54	47.40
	31.69	35.11	37.00	39.32	43.53	48.48
	32.51	35.98	37.90	40.26	44.53	49.56
	33.33	36.85	38.80	41.19	45.53	50.64
	34.15	37.72	39.70	42.12	46.53	51.73
	34.98	38.60	40.60	43.06	47.53	52.81
	35.80	39.47	41.51	44.00	48.54	53.89

Таблица П. (продолжение)
Число каналов Nт	Вероятность блокировки Р_бл, %
0.1	0.5	1.0
Трафик (Эрланг)
	36.63	40.35	42.41	44.94	49.54	54.98
	37.46	41.23	43.32	45.88	50.54	56.06
	38.29	42.11	44.22	46.82	51.55	57.14
	39.12	42.99	45.13	47.76	52.55	58.23
	39.96	43.87	46.04	48.70	53.56	59.32
	40.80	44.76	46.95	49.64	54.57	60.40
	41.63	45.64	47.86	50.59	55.57	61.49
	42.47	46.53	48.77	51.53	56.58	62.58
	43.31	47.42	49.69	52.48	57.59	63.66
	44.16	48.31	50.60	53.43	58.60	64.75
	45.00	49.20	51.52	52.38	59.61	65.84
	45.85	50.09	52.44	55.33	60.62	66.93
	46.69	50.98	53.35	56.28	61.63	68.02
	47.54	51.87	54.27	57.23	62.64	69.11
	48.39	52.77	55.19	58.18	63.65	70.20
	49.24	53.66	56.11	59.13	64.67	71.29
	50.09	54.56	57.03	60.08	65.68	72.38
	50.94	55.46	57.96	61.04	66.69	73.47
	51.80	56.35	58.88	61.99	67.71	74.56
	52.65	57.25	59.80	62.95	68.72	75.65
	53.51	58.15	60.73	63.90	69.74	76.74
	54.37	59.05	61.65	64.86	70.75	77.83
	55.23	59.96	62.58	65.81	71.77	78.93
	56.09	60.86	63.51	66.77	72.79	80.02
	56.95	61.76	64.43	67.73	73.80	81.11
	57.81	62.67	65.36	68.69	74.82	82.20
	58.67	63.57	66.29	69.65	75.84	83.30
	59.54	64.48	67.22	70.61	76.86	84.39
	60.40	65.39	68.15	71.57	77.87	85.48

Таблица П. (продолжение)
Число каналов Nт	Вероятность блокировки Р_бл, %
0.1	0.5	1.0
Трафик (Эрланг)
	61.27	66.29	69.08	72.53	78.89	86.58
	62.14	67.20	70.02	73.49	79.91	87.67
	63.00	68.11	70.95	74.45	80.93	88.77
	63.87	69.02	71.88	75.42	81.95	89.86
	64.74	69.93	72.82	76.38	82.97	90.96
	65.61	70.84	73.75	77.34	83.99	92.05
	66.48	71.76	74.68	78.31	85.01	93.15
	67.36	72.67	75.62	79.27	86.04	92.24
	68.23	73.58	76.56	80.24	87.06	95.34
	69.10	74.50	77.49	81.20	88.08	96.43
	69.98	75.41	78.43	82.17	89.10	97.53
	70.85	76.33	79.37	83.13	90.12	98.63
	71.73	77.24	80.31	84.10	91.15	99.72
	72.61	78.16	81.25	85.07	92.17	100.8
	73.48	79.07	82.18	86.04	93.19	101.9
	74.36	79.99	83.12	87.00	94.22	103.0
	75.24	80.91	84.06	87.97	95.24	104.1

Редактор Л.А. Медведева

Подписано к печати 31.05.2005

Объем 1,25 печ. л. Тираж 150 экз. Зак. 423

РИО СПбГУТ. 191186 СПб, наб. р. Мойки, 61

Отпечатано СТ «Факультет ДВО». 191186 СПб, наб. р. Мойки, 61

⇐ Предыдущая 1 23