2. Расчет помех

2.1. Чувствительность приемника

Чувствительность приемной ус­тановки характеризует ее возможность принимать слабые радио­сигналы. Для оценки чувствительности используют минимально допустимое значение напряженности поля радиосигнала в антенне, либо минимальное допустимое значение мощности радиосигнала на входе приемника. Соот­ношение между этими параметрами установлено при следующих допущениях: приемная антенна МС – диполь; антенна и входная часть приемника согласованы; сопротивление входной цепи приемника = 50 Ом.

На антенне наводится напряжение

(2.1)

где Е - напряженность поля радиосигнала, В/м.

При согласовании сопротивлений антенны и входной цепи при­емника мощность сигнала на входе приемника

(2.2)

Подставив (2.1) в (2.2), получают

(2.3)

Уровень мощности сигнала на входе приемника, выраженный в децибелах по отношению к 1 мВт,

(2.4)

где - напряженность поля, мкВ/м; = 30 дБ - коэффициент, учитывающий изменение размерности мощности (переход от Вт к мВт);

= -120 дБ - коэффициент, учитывающий изменение раз­мерности напряженности поля (переход от В/м к мкВ/м);

10lg[1/(4R_H)] = 10lg[1/(4∙50)] = -23 дБ.

Подставив указанные численные значения в (2.4), получим, что уровень мощности, дБм, определяется следующими выражениями:

(2.5)

(2.6)

где f- несущая частота, МГц, Е_МКВ – выражено в дБ мкВ/м.

2.2. Тепловые шумы и зона покрытия

На входе приемного уст­ройства МС действуют собственные тепловые шумы (ТШ) и внеш­ние помехи. Внешние помехи подразделяют на индустриальные и шумы излучения. Полагают, что такие внешние помехи в пределах шумовой полосы приемника имеют равномерный спектр, и их оце­нивают с помощью собственного коэффициента шума.

ТШ приемника. Мощность тепловых шумов прием­ной установки, пересчитанных ко входу приемника,

(2.7)

где - коэффициент шума приемника; - постоянная Больцмана; - температура входной цепи, К; П - эффективная ширина шумовой полосы приемника.

Уровень мощности теплового шума

(2.8)

Полагая, что

, дБ (2.9)

дБм/Гц при =290 К запишем для уровня мощности теплового шума при указанных численных значений:

(2.10)

где - значение П, выраженное в килогерцах. Типичное значение коэффициента шума приемника = 7...9 дБ для частот 800...1000 МГц.

Индустриальные шумы. Это внешние помехи от систем зажи­гания автомобилей, промышленного оборудования, шумовые излу­чения высоковольтных линий и др. В рассматриваемых диапазонах частот преобладают шумы от систем зажигания автомобилей. Для шумов индустриального происхождения коэффициент шума мо­жет быть найден по графикам на рис.16. в зависимости от ме­стности: для деловой части города (с высокой плотностью застройки) и высокими зданиями – график А; для жилой части (с меньшей плотностью застройки и менее высокими зданиями) – В; в сельской местности – С. Всем трем местностям соответствует одинаковый наклон графиков примерно 28 дБ/дек. Расстояние между соседними кривыми составляет 6 дБ.

На рис.17. представлена зависимость усредненного значения коэффициента шума, создаваемого системами зажигания (n_ТА), в зависимости от плотности автомобильного трафика (ПАТ), измеренной числом транспортных единиц в час (ТЕ/ч). Кривые получены для следующих значений несущей частоты; 1) 10 МГц; 2) 20 МГц; 3) 48 МГц; 4) 100 МГц; 5) 700-800 МГц.

Рис.17. К оценке шумов от ПАТ.

Рис.16. К оценке индустриальных шумов.

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 берут n_Т3 = 2…3 дБ для БС и n_Т3 = 3…4 дБ для МС.

Сложение ТШ. Принимая во внимание, что ТШ от независимых источников суммируются «по мощности», запишем результирующий коэффициент шума;

, дБ (2.11)

В табл.8. приведены n_Т, вычисленные с учетом возможных уровней индустриальных шумов для частот 800…1000 МГц.

Табл.8.

nТ2, дБ	5	6	7	8	9	примечание
	3,16	3,98	5,01	6,3	7,94	nТ1 = 9 дБ; = 7,94
nТ, дБ	10,45	10,76	11,12	11,53	12

Приняв результирующий коэффициент шума n_Т  11 дБ, можно вычислить по (2.10) уровень мощности NI на входе приемника - , дБм.

Отношение сигнал-шум на входе приемника

. (2.12)

На границе зоны покрытия должно выполняться условие

(2.13)

где - радиус зоны покрытия; - допустимое значение отно­шения сигнал-шум, указанное в технических параметрах аппаратуры; = 5 ...10 дБ - энергетический запас.

= 18 дБ

Значение может быть указано в нормативных документах или выбрано оператором системы.

На основании (2.12) и (2.13) запишем минимально допусти­мый уровень сигнала на границе зоны покрытия:

(2.14)

Подставив (2.14) в (2.6), вычисляют напряженность поля на границе зоны покрытия

(2.15)

Пример расчета. Для системы стандарта имеем: f = 850 MHz; П_kHz = 30; =18дБ. Находим по (2.10)

дБм.

Приняв результирующий коэффициент шума n_Т  11 дБ, получим уровень мощности ТШ = -118 дБм. Сначала положим = 0. Минимально допустимый уровень сигнала на границе зоны покрытия дБм. Формула (2.6) приобретает вид , дБм при f=850 МГц. Следовательно, напряженность поля на границе зоны покрытия = 32 мкВ/м.

Для разных стран эта величина неодинакова, например, в США установлена граница зоны покрытия по уровню = 39 мкВ/м, что соответствует = 7дБ.