4.3 Описание исследуемой модели застроек при затенении

На рис. 4.6 рассмотрено нахождение ПС на расстоянии r от БС в застройках (З) этажностью n при наличии препятствия в виде дома(П) этажностью m на трассе распространения. На этом рисунке мы не рисуем клиновидное препятствие, заменяя его линией в месте расположения его, которое как уже сообщалось ранее может быть клиновидным для с/х территорий с затуханием, описываемым (4.2) и показанное кривой Вk на рис. 4.2., или модифицированным по Найфу, показанное кривой В5 на вышеупомянутом рис. Для упрощения рис. 4.6 мы не рисуем застройки, которые могут быть до препятствия в направлении к БС, т.к. нас интересует эффект сокращения зон обслуживания в застройках, обусловленные препятствием на трассе распространения.

Рис. 4.6

В этом случае рассматривается дифракция электромагнитной волны сигнала на стенке П, находящейся на расстоянии d1 от БС. Дополнительное затухание на трассе 1 графика рис. 4.6 определяется высотой препятствия h, которое может быть определено из графика или рассчитано с учетом (1.8) по уравнениям:

а = (hb – 3(n+1)) (1- k1), (4.6)

где k1 = d1/r,

hb – высота размещения антенны БС.

Тогда высота препятствия на трассе распространения будет равна:

h = 3(m+1) - 3 (n+1) – a = 3(m - n) –(hb – 3(n+1)) (1- k1) . (4.7)

Подставив рассчитанное по (4.7) значение h в (4.2) получим относительное закрытия трассы р, а из графика B5 на рис. 4.2 значение дополнительного затухания для модели Найфа в городе.

Для с/х территорий уменьшается вторая составляющая в (4.6), которая становиться равной 1,5м. Тогда из (4.6) получим

а = (hb – 1,5)(1- k1). (4.8)

Аналогично (4.7) для с/х территорий получим

h = 3(n+1) – a = 3(n+1) - (hb – 1,5) (1- k1). (4.9)

Далее аналогично предыдущему рассчитываем величину p и получаем из того графика на рис. 4.2 для кривой B7 значения дополнительного затухания для клинообразного препятствия в с/х районах без застроек . Для этих целей также может быть разработана специальная программа для расчета затухания. Тогда подставляя вычисленные значение дополнительного затухания в программы расчета устойчивости связи, приведенные в лабораторных работах 1 и 2 путем перебора расстояний r можно рассчитать зоны обслуживания БС.

4.4. Методические указания по выполнению исследований

Для удобства процесса исследования целесообразно модернизировать упомянутые выше программы путем объединения их в одну, приведенную в Приложении 4.2 «Программа расчета дальности надежной связи для GSM-900 при затенении». Для работы в модернизированную программу дополнительно вводятся параметры препятствия:

4.Этажность препятствия m,

5.Pасстояние до препятствия d1.

Модернизированная программа позволяет рассчитывать дополнительные затухания на препятствиях для: гладких с/х территории и в застройках. Выбор дополнительного затухания для расчета надежности связи производится по критерию этажность застроек: если n>0, тогда расчеты проводятся при использовании модели Найфа для построек, в противоположном случае используется данные для клиновидного препятствия для с/х районов. Для контроля расчетов программы в ее выходные данные введены значения запаса мощности сигнала без препятствия (переменная М) и с препятствие (M1) в децибелах, величина затухания мощности сигнала на препятствии для с/х территории без застроек (Bk) и для города (Bn), а также используемое в программе затухание (В) из двух вышеназванных. Величина М показывает в децибелах насколько мощность сигнала на входе приемника БС превышает допустимое медианное значение, вычисляемое по (1.15). а M1 с учетом затухание на препятствии B. Далее следует отметить, что при выполнении расчетов всегда величина расстояния от БС до препятствия должно выполняться условие d1< r. В противном случае расчеты не проводятся, т.к. величина Ho согласно ее уравнению на стр. 27 становится мнимой, не соответствующей реальной величине.

Включить компьютер и загрузить Маткад 2001 или более новые версии. Ввести программы 2-х файлов с именами :

1.«Приложение П1.1» Программа выбора варианта застроек на трассе ПС-БС.

2. «Приложение П4.1» Программа расчета дальности надежной связи для GSM-900 при затенении.

Первая программа служит для формирования индивидуального задания при выполнения лабораторной работы 4 с использованием рис. 4.6. Поступаем аналогично тому, как это было описано в работе 1, вводя две последние цифры Вашей зачетной книжки. В результате на второй странице мы получаем два параметра вашего индивидуального задания: высоту подвеса антенны БС hb и плотность застройки р, которые вводятся во вторую программу ввода исходных данных исследования особенностей теневых зон обслуживания БС и заносятся в табл. 4.2. Этажность исследуемой застройки n в месте расположения ПС выбирается согласно табл. 4.1 и вводится в программу 2

табл. 4.1

Последняя цифра зачетной книжки	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Этажность n	0	1	2	3	4	0	1	3	3	4

Находим максимальную дальность r_мх устойчивой связи для заданной этажности застройки n аналогично тому, как делалось в лабораторной работе 1 при отсутствии препятствия на трассе, установив для этого во второй программе значение параметра m=0. Полученное значение вводим в табл. 4.2 в условия исследования.

Определяем минимальное расстояние r_мн, от БС,с которой будем начинать исследование. Условимся минимальное расстояния от БС определять из условия, чтобы максимальный запас мощности сигнала без препятствия для с/х районов без застроек не превышал 30 дБ, а для застроек 20 дБ, что соответствует для двух этих районов значению относительного закрытия трассы p ≈ -8,7. Брать меньшие значения запаса практического смысла не имеет, т. к. при таких уровнях сигнал будут проникать в места расположения ПС с помощью других механизмов распространения. Изменяя значения r по принятым выше критериям, находим r_мн и вводим его в условия исследования в табл. 4.2

Устанавливаем препятствие на трассе на расстоянии от БС d1 = r_мн - 0,001км и вводим его в столбец эксперимента 1 в табл. 4.2.При приближении r к d1 дифракционные потери будут увеличиваться. Однако нужно помнить и всегда контролировать выполнение условие d1< r, т.к. в противном случае, как отмечалось выше, программа не будет выполнять расчет. Увеличивая этажность препятствия m начиная с величины n+1 до величины пропадания устойчивой связи, которое вводим, как последний параметр условий исследований этажность препятствия m в табл. 4.2.

Увеличивая r методом перебора, находим расстояние r_в, соответствующее возникновению устойчивой связи, и вводим его в столбец 1. Дальше увеличивая r приводит к уменьшению дифракционных потерь и увеличению потерь распространения сигнала. Находим расстояние r_мхп, соответствующее началу пропадания устойчивой связи, и записываем его в столбец 1 табл. 4.2 при этом всегда выполняется условие r_мхп < r_мх.

Последовательно увеличивая d1, заполняем следующие столбцы табл.4.1. Для 2 столбца значение d1 увеличиваем начиная с величины 30%. При увеличении номера эксперимента зоны неустойчивой связи r_в - d1 и r_мн - r_мхп будут увеличиваться и наконец они сольются начиная с определенного расстояния препятствия d1_прк, после которого при d1> d1_прк зоны устойчивой связи будут отсутствовать. Это будет последним вашим экспериментом.При приближении d1 к d1_прк следует сократить интервал изменений d1 до 5% из-за увеличения скорости сокращения указанных вышеназванных зон неустойчивости связи.

табл. 4.2.

Условия исследования: hb = м, этажность препятствия m = , плотность застройки p = 0, , этажность застройки n = , rмх = км, rмн = км
Эксперимент	1	2	3	4	5	6	7
d1, км
rв, км
rмхп, км
rо, км
rс, км
rоо
rсо

По данным исследований при затенении рассчитываем длины зон:

обслуживания БС:

r_мхп - r_в, d1< d1_прк или r_о>0

r_о= (4.10)

0, d1>d1_прк,

отсутствия устойчивой связи:

r_с = r_мх – r_о - d1 (4.11)

и их относительные величины: r_оо = r_о/( r_мх– d1) и r_со = r_с/( r_мх– d1).

Сделать вывод по результатам исследований и дать рекомендации по уменьшению сокращения зон обслуживания. В частности, увеличив высоту подвеса антенн БС на 30м, можно рассмотреть вопрос увеличения зон обслуживания БС. Уменьшив высоту препятствий на трассе распространения можно дать техническое обоснования целесообразности введения высотного регламента для данного типа застроек. Другим примером может быть рекомендация использование высотные застройки башенного типа и др.

5. Отчет

В отчете должны быть представлены:

1. Рис. 4.6 с численными значениями расстояния и (высот этажностей) для одного из вариантов расчета, приведенного в табл. 4.2

2. Распечатка программы для расчета устойчивости связи для одного из вариантов, который указан в п.1.

3. Выводы

Перечень возможных вопросов:

1. Каковы особенности местности (перечислить их) для проектирования зон покрытия в Вашем Задании.

2. За счет какого физического эффекта коэффициенты усиления антенн БС и ПС превышает 1.

3. Почему так различаются коэффициенты усиления антенн БС и ПС

4. С какими диаграммами направленности применялись антенны на БС

5. Какой вид поляризации применяется в СС и почему

6. Что такое приведенная высота антенн БС

7. Каким образом можно увеличить дальность обслуживания абонента БС

8. Как влияет на дальность обслуживания нахождение абонента в помещении

9. Целесообразно ли пользоваться трубкой в кабине автомобиля

10. Какие помехи могут влиять на качество связи

11. Какова величина скорости передачи цифрового потока для одного абонента

12. Как согласуется скорость передачи цифрового потока для абонентов с ЦП во ВСС

13. Какие линии связи используются для связи между БС

14. Какова точность расчетов

15. Чем обусловлено различие методик расчета СС и РРЛ

16. Что такое частотно-территориальное планирование.

17. Каким образом осуществляется идентификация абонента ПС

18. Сколько физических каналов может быть предоставлено абонентам в спроектированной СС

19. Как можно увеличить число обслуживаемых абонентов

20. Какова особенность приемника ПС

21. Почему пришлось использовать несколько моделей для расчетов

22. На сколько отличаются зоны обслуживания GSM-1800 и GSM-900 и за счет каких факторов

23. Дайте сравнительную особенность моделей распространения сигнала в застройках

24. Как влияет ориентация улиц на дальность обслуживания

25. Чем обусловлено распространение сигнала в лесных массивах

26. Какие модели препятствий на трассе распространения моделирует затухания на них и почему

27. Какие способы могут использоваться абонентами для увеличения зон обслуживания.

28. Какие способы могут использоваться операторами для увеличения зон обслуживания

29. В чем различие методик расчета замираний сигнала сигнала для с/х районов и города

30. За счет чего дальность обслуживания БС в ЦССС увеличивает по сравнению с аналоговыми

31. Что определяет дальность обслуживания БС

32. Какое устройство обеспечивает последовательность работы установления связи абонента с БС

33. Какие дополнительные факторы на трассе распространения влияют на дальность обслуживания БС

34. Назовите технически характеристики системы: (мощности передатчиков, чувствительность приемников, частотный разнос между сигналами приема и передачи и др)

35. Влияют ли дожди на качество связи в СС

36. Разность частот приема и передачи

37. В чем преимущество цифровых СС по сравнению с аналоговыми

38. Для чего разрабатывается GSM-1800

39. Как зависит дальность связи от частоты

40. Сколько передается независимых каналов на одной несущей в GSM.

41. Какой вид модуляции используется в GSM

42. Сколько несущих используется в GSM

43. Какие виды ПЗУ и зачем применяются в СС

44. Каким образом организуется служебный канал в СС и зачем

45. Почему Вы применили антенны с секторными (круговыми) диаграммами направленности

46. Для каких целей используется разнесенный прием на БС

47. Какие виды замираний сигнала наблюдаются на трассах БС-ПО

48. Какое время можно пользоваться телефонной трубкой в среднем за день.

49. Какая часть мощности трубки рассеивается в теле человека

50. Каким способом можно увеличить время пользование трубкой

51. Зачем применяется кодовое разделение сигналов в СС

52. Как осуществляется связь абонента с другим абонентом в другой стране или городе

Литература

Основная:

1. Галкин В.А.. Цифровая мобильная радиосвязь. М.:Горячая линия-Телеком. 2007

2. Основы управления мспользованием радиочастотного спектра . Т.2: Обеспечение электромагнитной совместимости радиоситем,/ под ред.Быховского М.А. М.: КРАСАНД, 2012

3. Весоловский Кшиштоф. Системы подвижной радиосвязи/Пер. с польск. И.Д. Рудинского под ред. А.И. Дедовского. . М.:Горячая линия-Телеком. 2006

4. Кузнецов М.А., Рыжков А.Е. Современные технологии и стандарты подвижной связи.  СПб: Изд. СПбГУТ. 2005.

5. Закиров З.Г.и др. Сотовая связь стандарта GSM. Современное состояние, переход к сетям третьего поколения. М.: Эко-Трендз. 2004.

6. Бабков В.Ю. и др. Системы мобильной связи с кодовым разделением каналов. СПб, Триада, 2003

Дополнительная

7. Яшин Я.И., А.А. Гоголь и др. Современные телекоммуникационные технологии (раздел Системы мобильной связи)/СПбГУТ; сост. М.А. Сиверс и др. СПб, 2005

8. Бабков В.Ю. и др. Сети мобильной связи. Частотно-территориальное планирования/СПбГУТ. СПб.2000

9. В.Г. Карташевский и др. Сети подвижной связи. М.: Эко-Трендз. 2001.

10. Связь с подвижными объектами в диапазоне СВЧ. Под ред. У.К. Джейкса: пер. с англ./Под ред М.С. Ярлыкова, М.В. Чернякова. М.: Связь, 1979

11. Ратынский . М.В. Основы сотовой связи/Под ред Д.Б. Зимина. М.:Радио и связь, 1998

37