- •Введение
- •1. Анализ технического задания
- •2. Нахождение усредненной медианной мощности сигнала
- •3. Расчет тепловых шумов
- •4. Частотно-территориальное планирование
- •5. Расчет телефонного трафика Расчет телефонного трафика ведется по методике [2, стр.3].
- •6. Выбор оборудования базовой станции и используемых антенн
- •Заключение
- •Литература
3. Расчет тепловых шумов
4.1 Тепловые шумы приемника
Мощность тепловых шумов приемной установки, пересчитанных ко входу приемника:
, |
(12) |
где - коэффициент шума приемника; - постоянная Больцмана; - температура входной цепи, К; - эффективная ширина шумовой полосы приемника.
Уровень мощности теплового шума:
, |
(13) |
где , дБм/Гц (при = 290К).
Подставив указанные выше значения в (13), для уровня мощности теплового шума получаем выражение вида:
, |
(14) |
где П выражено в килогерцах, а - в дБм.
Так как в ТЗ значение коэффициента шума приемника не указано, то в расчетах оно принимается равным 16дБ, т.е. дБ. По ТЗ П=37кГц.
Следовательно, по формуле (14): дБм.
4.2 Индустриальные шумы
Это внешние помехи от систем зажигания автомобилей, промышленного оборудования, шумовые излучения высоковольтных линий и др. В диапазоне частот f=1750МГц преобладают шумы от систем зажигания автомобилей.
По ТЗ плотность автомобильного трафика (ПАТ) равна 400 транспортных единиц в час (ТЕ/ч).
Рисунок 5 – К оценке шумов от ПАТ
По рисунку 5 усредненное значение коэффициента шума дБ.
4.3 Шумы излучения
Создаются энергией, излучаемой БС и МС. Несмотря на то, что уровень этого излучения жестко ограничен и весьма мал, с этими шумами приходится считаться на тех территориях, где системы подвижной связи широко распространены. Обычно для шумов излучения принимаются следующие значения: = 2…3 дБ для БС и = 3…4 дБ для МС.
4.4 Сложение тепловых шумов (ТШ)
Принимая во внимание, что мощности ТШ от независимых источников суммируются, результирующий коэффициент шума , дБ:
, |
(15) |
где
Следовательно, дБ.
С учетом формулы (14) уровень мощности теплового шума на входе приемника:
дБм.
4.5 Отношение сигнал-шум на входе приемника
Отношение сигнал-шум на входе приемника равно:
. |
(16) |
На границе зоны покрытия должно выполняться условие:
|
(17) |
где - радиус зоны покрытия; - допустимое значение отношения сигнал-шум, указанное в технических параметрах аппаратуры; = 5 ...10 дБ - энергетический запас.
На основании (16) и (17) минимально допустимый уровень сигнала на границе зоны покрытия:
. |
(18) |
Напряженность поля на границе зоны покрытия:
|
(19) |
Минимально допустимый уровень сигнала на границе зоны покрытия:
дБм.
С учетом энергетического запаса: =7дБ
дБм.
Напряженность поля на границе зоны покрытия находится из выражения:
|
(20) |
дБм.
.
Следовательно, мВт.
4. Частотно-территориальное планирование
Расчет интерференционных помех на совпадающих частотах
На вход приемника МС поступают: полезный сигнал от ее БС и мешающие сигналы от других БС сети. Когда несущие частоты полезного и мешающих сигналов совпадают, то возникают интерференционные помехи на совпадающих частотах. Такие помехи создают БС соседних кластеров. На рисунке 6 изображен фрагмент ЧТП размерностью N=7. На МС, расположенную в центральной соте №1, воздействует сигнал и интерференционные помехи. Помехи создают БС, обозначенные М1-М6. Наиболее неблагоприятный случай соответствует минимальному уровню принимаемого сигнала, т.е. положение АС у границы соты.
Рисунок 6 – Местоположение мешающих станций
При расчете интерференционных помех модель сети считается однородной. В такой модели все БС имеют одинаковые значения эквивалентной изотропной излучаемой мощности, антенны с круговой диаграммной направленности и одинаковыми высотами. Поляризация радиоволн и условия распространения на всей обслуживаемой территории приняты одинаковыми.
Расстояние между узлами (соседними) БС:
|
(21) |
Расстояние между БС с одинаковыми частотами в соседних кластерах:
, где |
(22) |
- коэффициент электромагнитной совместимости сети.
Расстояния от до мешающих базовых станций равны:
км |
(23) |
км |
(24) |
км |
(25) |
км |
(26) |
С учетом формулы (9) мощности сигналов, приходящих от мешающих БС:
От БС1: Вт |
|
От БС2, БС6: Вт |
|
От БС3, БС5: Вт |
|
От БС4: Вт |
|
Суммарная мощность сигнала от шести мешающих БС:
; |
(27) |
Вт. |
|
Отношение сигнал-интерференция равно:
, |
(28) |
где – медианная (или средняя) мощность полезного сигнала,
- медианная (или средняя) мощность суммарного мешающего сигнала (СМС).
Вт.
. Следовательно, дБ. |
|
Повышение отношения сигнал-интерференция с помощью антенн БС
Для уменьшения интерференции используются направленные секторные антенны. В этом случае вертикальный вибратор антенны имеет угловой рефлектор в виде металлической сетки, либо плоскостной рефлектор. Ширина главного лепестка диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости составляет в трехсекторной структуре и в шестисекторной структуре.
Выбор секторной сотовой структуры является эффективным способом повышения отношения сигнал-интерференция.
При ЧТП выбирается тип кластера 3/7, то есть число секторов в соте равно трем, размерность кластера – NКЛ =7. Используются направленные антенны с шириной ДН .
Рисунок 7 – Фрагмент кластера (NКЛ=7) с секторной структурой к пояснению учета мешающих сигналов при кластерной структуре
При число мешающих сигналов сокращается до двух, а расстояние между мешающими БС и МС определяются по формулам:
км |
(29) |
км |
(30) |
С учетом формулы (9) мощности сигналов, приходящих от мешающих БС:
От БС1: Вт |
|
От БС2, БС6: Вт |
|
По формуле (27) суммарная мощность сигнала от мешающих БС равна:
Вт
По формуле (28) отношение сигнал-интерференция:
. Следовательно, дБ.
Таким образом, применение направленных трехсекторных антенн позволило увеличить отношение сигнал-интерференция до 24дБ.