Введение

В разделе «Введение» необходимо указать актуальность темы курсового проекта (КП) в направлении заданной базовой технологии. Охарактеризовать направления проектирования. Пояснить какими методами может осуществляться КП. Привести современное состояние средств подвижной связи (СПС) и тенденции их развития с помощью [1], [2] и [7]. Объем 1…2 страницы.

Разработка территориальной модели сети сухопутной подвижной службы

1. Предварительный расчет частотно-территориального планирования однородной сети подвижной связи

В результате выполнения раздела студенты должны с помощью геометрических, статистических, детерминированных, эмпирических и идеализированных методов разработать территориальную модель будущей сети, произвести распределение емкости и построить модель радиопокрытия на электронной географической карте заданной местности. Основные указания по расчету приведены в [6, с.100–116] и [1].

1. Обоснование и выбор эппр

Всю территорию можно разделить на элементарные площадки пространственного радиопокрытия (ЭППР). Это необходимо с целью обслуживания значительного количества абонентов и в связи с особенностями распространения электромагнитных волн заданного диапазона частот. Необходимо расчетами доказать, может ли одна базовая станция (BS) обслуживать всю территорию радиопокрытия. Для этого надо учесть, что расстояние прямой радиовидимости для BS можно определить по формуле, для гладкой сферичной поверхности Земли и с учетом атмосферной рефракции (идеализированная теоретическая модель) [14]

H=3,57…4,2 (1)

где , м − высота подвеса и мачты антенн соответственно мобильной и базовой станций.

Если радиус ЭППР – R составляет единицы – десятки километров, то можно принять, что выбирается из промежутка от 1 до 10м, а от 10 до 1200м. Если радиус R составляет единицы – сотни метров, то можно принять , и учесть, что они выбираются в диапазоне от 1 до 15м [6 c, 69] и могут использоваться в черте города.

Затем необходимо проанализировать возможность построения сети с помощью одной BS и решить вопрос о необходимости построения мачт для антенн базовых станций, учитывая рекомендации [6,с 68].

Если

H > CKR, км (2)

где G=CK – общее количество сот, без учета особенностей территориального планирования;

C–размерность кластера;

K–количество кластеров.

То, используя формулу (2) теоретически можно построить модель сети, с помощью одной BS, но количество каналов сети нельзя реализовать такое, что бы выполнить параметры телетрафика [6, с 27–45] для сети заданного стандарта с учетом плотности проживающего населения таблицы 1.

При этом если учесть географические особенности местности и распространение радиоволн, то из-за появления радиотени появятся мертвые зоны, где прием и связь будут не возможны [6,с 57–68].

Рассчитав расстояние прямой радио видимости H, и зная радиус ЭППР – R, необходимо проанализировать для какого типа местности можно построить территориальную модель.

Необходимо выбрать и обосновать форму ЭППР. Она, в основном, может определяться формой диаграммы направленности (ДН) антенны BS в горизонтальной плоскости. В качестве элементарного излучателя можно использовать полуволновой вибратор. Его ДН в горизонтальной плоскости приближается к форме круга, в центре которого размещается излучатель. Поэтому форма ЭППР может иметь вид правильного n-угольника, который может быть вписан в окружность с радиусом R. Необходимо выбрать форму геометрической фигуры в качестве ЭППР на основе сведений [6, с 78]. Самым простым решением может являться использование равномерной сетки состоящей из квадратных ячеек рисунка 1.

Рисунок 1 – Графическое представление квадратной формы ЭППР

Однако такая геометрическая форма может являться не идеальной. Пусть сторона квадрата R, это и радиус описанной окружности. Существует помеха от четырех соседних BS на расстоянии R. И от четырех на расстоянии . В то же время, если мобильная станция движется по направлению к границе ЭППР, было бы лучше, чтобы все смежные BS находились на равных расстояниях друг от друга, и чтобы было меньше мешающих станций. В этом случае проще определить момент, в который следует переключать мобильную станцию (MS) на обслуживание другой BS. Этот процесс получил название handover. Необходимо найти форму ячейки, в которой достигается равное расстояние между смежными антеннами BS. Необходимо представить анализ выбора формы ячейки с использованием знаний по геометрии.

При аппроксимации обслуживаемой территории с помощью ЭППР может возникнуть перекрытие соседних ячеек на реальной территории обслуживания. Может возникнуть конфликт соседства в радио покрытии из-за того, что ячейки обслуживания в виде круга нельзя приблизить без появления необслуживаемой территории или необходимо накладывать ячейки друг на друга, тогда могут появиться общие территории, где проводится обслуживание несколькими BS. Можно применить плоское описание поверхности Земли 2D и посчитать за идеальную территорию обслуживания – круг, то может появиться погрешность (отличие от формы круга). Погрешность при такой аппроксимации обслуживаемой территории можно рассчитать по формуле

% (3)

где , м² – площадь правильного

n-угольника ;

, м² – площадь круга.

Необходимо привести расчеты для n {3…8}. Из расчетов выбрать форму аппроксимирующего n-угольника. При выборе необходимо использовать рассчитанные погрешности ξn, % и сведения приведенные выше. Рассчитанные данные можно записать в таблицу 2.

Таблица 2 − Погрешности при аппроксимации ЭППР

Площадь	Sкр,км2	S3,км2	S4,км2	S5,км2	S6,км2	S7,км2	S8,км2
Значение площади
ξ, %

Примечание: Если задана размерность кластера С или его вид, или форма ячейки (квадрат), то доказывать и обосновывать нужно выбор правильного шестиугольника (квадрата) в качестве ЭППР.

Необходимо проанализировать геометрически все возможные формы ячеек (треугольник, квадрат, ромб, прямоугольник, шестиугольник, пятиугольник и т.д.). А выбрать такую форму ЭППР, которая наиболее подходит согласно заданию на КП.

На практике на современном этапе развития в качестве ЭППР применяют гексагональную и реже квадратную форму. В секторных сотах в качестве ЭППР может применяться аппроксимация обслуживаемой территории в виде треугольника или ромба. Формы этих ЭППР приведены на рисунках 2, 3 и 4.

Рисунок 2 – Графическое представление ЭППР в виде треугольной формы в составе шестисекторной соты

Рисунок 3 – Графическое представление ЭППР в виде ромба в составе трехсекторной соты

Рисунок 4 – Графическое представление шестисекторных сот

Рисунок 5 – Графическое представление территориального плана 3 из 9

На рисунке 4 представлено графическое изображение шестисекторных сот, при этом в четырех элементном кластере частотные каналы используются дважды. А на рисунке 5 графически представлен территориальный план, когда три BS A, B, C формируют три ячейки 1,2,3 в виде ромбов.

В результате расчетов п.1.1 необходимо выбрать и обосновать форму ЭППР. Представить графическое изображение ЭППР, указав местоположение базовой станции. Указать, для какого типа местности можно использовать ЭППР. При выполнении этой части задания необходимо учесть, что в первой ячейке плотность населения в раз больше чем в остальных. Поэтому необходимо привести графическое изображение двух ЭППР с учетом плотности населения.