Контрольная работа №1 по дисциплине: " Средства связи с подвижными объектами "

Задача No 1.

Рассчитать радиус зоны обслуживания R базовой станции BS сотовой радиосети, в пределах которой обеспечивается качественный прием сигналов на мобильные станции MS.

Алгоритм решения.

Расчет радиуса зоны обслуживания базовой станции проводится путем решения уравнения радиосвязи по отношению к расстоянию между базовой и мобильной станциями R, при котором обеспечивается качественная радиосвязь. Это определяется обеспечением на входе приемников мобильных станций уровня мощности сигнала Рс.вх.пр. не ниже заданной чувствительности Рмин., т.е. при выполнении условия:
дБВт, (1)

Задаемся несколькими значениями км и рассчитываем для каждого по формуле радиосвязи согласно (7.1) конспекта лекций:
Рс.вх.пр. (R) = 10*lg(Рпд) - a ф BS + GBS + 10*lg( Асв) +20*lg(V) + GMS - a ф МS , дБВт, (2)

где Рпд – мощность передатчика базовой станции, Вт;

a ф BS – к.п.д. антенно-фидерного тракта базовой станции, дБ;

GBS – коэффициент усиления антенны базовой станции, дБ;

Асв – коэффициент потерь свободного пространства, Асв = ( l / 4 π R )2 , раз;

V - коэффициент дополнительных потерь реального пространства, раз;

GМS – коэффициент усиления антенны мобильной станции, дБ;

a ф МS – к.п.д. антенно-фидерного тракта мобильной станции, дБ.

Для мобильного носимого радиотелефона последние два параметра можно принять равными 0 дБ.

Значение дополнительных потерь на радиотрассе 20*lgV рассчитываем, используя методику Окамуры (см. раздел 7 конспекта лекций).

3. Зависимость Рс.вх.пр. (R) от заданных выше значений R заносим в таблицу и находим такое значение R, при котором выполняется условие (1). Это значение есть искомый радиус зоны обслуживания Rз.

Приведем пример расчета для следующих исходных данных:

Рпд = 20 Вт; GBS = 10 дБ; a ф BS = 1 дБ; F = 300 МГц; h1 =HBS = 75 м; h2 =HMS = 1 м; тип местности – сельская, сильно холмистая ( D h = 100 м); Рмин = – 120 дБВт.

Зададимся значением R = 1 км и определим уровень мощности сигнала на входе приемника MS по формуле (2), предварительно оценив коэффициент потерь V по методу Окамура. Воспользуемся материалами раздела 7.1 конспекта лекций.

Определим по рис. 7.1 конспекта значение среднего затухание радиосигнала в городе аm(300 МГц,1 км) = 16 дБ.

Поправки на высоту подвеса антенн согласно (7.4) и (7.6) конспекта равны:

Hm(h1) = 20lg(75/200) = - 8,5 дБ и Hm(h2) = 10lg(1/3) = - 4,76 дБ.

В сельской местности затухание сигнала будет на k1(300 МГц) = 22 дБ меньше (рис. 7.2 конспекта), чем в городских условиях.

Наличие естественных препятствий с перепадом высот (холмистость) D h = 100 м приводит к появлению дополнительного ослабления на частоте 300 МГц k2(100 м) = - 5 дБ (рис. 7.3 конспекта). Общие потери на заданной трассе по (7.9) конспекта лекций:

Lдоп = 20lgV = - 16 дБ – 8,5 дБ – 4,76 дБ + 22 дБ – 5 дБ = - 12,26 дБ

Уровень радиосигнала на входе приемника АС, находящегося на расстоянии 1 км от БС будет равен согласно формуле (7.1):

Рс.вх.пр.(R) = 10lg (20 Вт) + 10 дБ – 1дБ + 20lg(3*108/300*106) – 20lg(4*3,14*1*103 ) – 12,26 дБ = 13 дБВт +10 дБ – 1 дБ – 82 дБ - 12,26 дБ = - 72,26 дБВт

Продолжение расчета для других значений d позволяет получить зависимость Рс.вх.пр(R), приведенную в таблице 1.1.

По условию (1) определим, что радиус зоны обслуживания БС составляет Rз = 33 км.

Задача No 2.

Необходимо рассчитать минимально-необходимое расстояние Dмин между BS, которые могут работать на одних и тех же частотах с учетом их электромагнитной совместимости в пределах рассчитанных в первой задаче зон обслуживания.

Алгоритм решения:

Условие беспомеховой работы радиосетей (условие ЭМС) на границе зоны обслуживания BS1:
, дБ (3)

2. Принимая уровень полезного сигнала на границе защищаемой зоны обслуживания равным чувствительности приемника Рмин, найдем из данного уравнения (2) допустимый уровень мощности помехи на входе приемника:

, дБ (4)

3. По таблице зависимости Рс.вх.пр. (R), полученной в предыдущей задаче, найдем такое R, при котором



Это значение есть расстояние от мешающей базовой станции BS2 до границы зоны обслуживания BS1 , при котором обеспечивается беспомеховый прием, т.е. условие электромагнитной совместимости радиосетей, использующих одинаковые частоты.

4. Тогда определим минимальный территориальный разнос между BS .

Приведем пример расчета для Аз = 9 дБ

По условию (4) находим значение уровня мощности помехи на входе приемника

Рпом.доп. = Рмин - Аз = -120 дБВт – 9 дБ = - 129 дБВт. Используя таблицу 1.1 результатов расчета зависимости Рс.вх.пр(R) из предыдущей задачи , находим такое R, при котором Рс.вх.пр = -129 дБВт, т.е. d = 45 км. А значение минимального частотно-территориального разноса БС, которые могут использовать одинаковые частотные каналы равно Dмин = 33 + 45 = 78 км.

Задача No 3.

Для каждой базовой станции (они все равнозначны) найти число приемопередатчиков (частотных каналов), которое необходимо для обслуживания заданного числа абонентов N и заданных условий качества их обслуживания.

Алгоритм решения:

Найдем общий трафик для N абонентов


По таблице Эрланга (см. табл. 8.1 раздела 8 конспекта лекций) для заданной вероятности блокирования вызовов β и полученного значении общего трафика АBS найдем число физических каналов , требуемых для обслуживания данных абонентов с заданным качеством.
При условии, что каждый физический канал определяется двумя параметрами (частота, время), определим число необходимых частотных каналов для заданного числа временных каналов на одну несущую


определяет число приемопередатчиков , которое необходимо поставить на каждую BS.

Приведем пример расчета для следующих данных:

Трафик одного абонента

А, эрл

Вероятность блокировки

β

Число абонентов N

на одну BS

Число Ct временных каналов на одну несущую



Найдем общий трафик абонентов, приходящийся на БС: АBS = A * N = 0,02*200 = 4 эрл.

По таблице 8.1 определим для заданной блокировки вызовов β = 0,01 и найденного трафика АBS = 2 эрл число физических каналов, требуемых для обслуживания абонентов в пределах зоны обслуживания БС: Сф = 10 каналов.

Т.к. в заданной радиосети используется способ многостанционного доступа FDMA/TDMA c организацией на одной несущей 8 временных позиций, то число частотных каналов на БС (число ретрансляторов) должно быть Сf = 10/8 = 1,25, т.е. 2 канала.

назад

отлично вариант 4