ГУАП

КАФЕДРА 41

ОТЧЕТ ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

ст. преподаватель				Н. В. Апанасенко
должность, уч. степень, звание		подпись, дата		инициалы, фамилия

ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1

МЕХАНИЗМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСОВ НИСХОДЯЩЕГО КАДРА В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЯХ

по курсу: Моделирование систем распределения ресурсов

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

СТУДЕНТ ГР. №
			подпись, дата		инициалы, фамилия

Санкт-Петербург 2024

Цель работы

Получение навыков моделирования стандартных сценариев работы телекоммуникационных систем с топологией типа «звезда». Изучение свойств алгоритмов планирования ресурсов нисходящего кадра в подобных системах

Вариант задания

Номер варианта: №1

Модель распространения: Окумура-Хата, small city

Основные параметры:

R (км): 1

P_TX, (Вт): 10

Ƒ_0, (МГц): 900

Δƒ, (МГЦ): 3

K_n: 2

Расчетные формулы

Перед началом выполнения данной лабораторной работы необходимо привести все формулы, которые будут использоваться для оценки предельно достижимой скорости согласно номеру варианта.

Для сформированных местоположений абонентов для расчета максимально достижимых скоростей производится по следующей формуле:

В данном случае поскольку значение уже известно, то необходимо определить второй параметр. Он высчитывается по формуле:

SNR (Signal-to-Noise Ratio) в общем случае является случайной величиной, зависящей от многих факторов. В свою очередь определяется по следующей формуле:

В данной формуле: – абсолютная температура (К), – постоянная Больцмана, – коэффициент теплового шума приемника.

Возвращаясь к формуле подсчета , величина находится по следующей формуле:

Поскольку величина задана изначально, то в данной формуле остаётся неизвестна величина , которую можно рассчитать несколькими способами. Одним из возможных подходов является модель Окамура-Хата, основанная на аналитической аппроксимации результатов практических измерений. Таким образом рассчитывается следующим образом:

В данной формуле изначально даны и . Величина высчитывается как:

Случайное расположение абонентов

В начале выполнения данной лабораторной работы необходимо написать программу, равномерно распределяющую по площади случайным образом N абонентских устройств внутри окружности с радиусом R, где в центре располагается БС. В листинге 1 представлен разработанный программный код, а на рисунке 1 – визуализация результата размещения.

Листинг 1. Случайное размещение абонентов.

np.random.seed(150) # Радиус действия базовой станции r = 1 # Количество абонентов N = 1024 # Расстояние до базовой станции create_distance = lambda N: np.sqrt(np.random.uniform(0, r**2, N)) distance = create_distance(N) # Угол размещения абонента вокруг станции create_angle = lambda N: np.random.uniform(0, 2 * np.pi, N) angle = create_angle(N) theta = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100) # Для абонентов x = distance * np.cos(angle) y = distance * np.sin(angle) # Для окружности x_r, y_r = r * np.cos(theta), r * np.sin(theta) plt.figure(figsize=(6, 6)) plt.scatter(x, y, label="Абоненты", s=3) plt.scatter(0, 0, label="БС") plt.plot(x_r, y_r, label="Граница", color="r") plt.legend() plt.show()

Рисунок 1 – Результат размещения абонентов

Как видно из листинга 1, для генерации расстояния от БС до абонента был выбран следующий метод [2]: генерировалась случайная точка в полярных координатах на оси ОХ и находилось расстояние между этой точкой и началом координат. Затем генерировался случайный угол в диапазоне [0, 2]. После чего данные полярные координаты переводились в декартовые и выводились на график, представленный на рисунке 1.