4. Контрольные вопросы

1. Понятие «частотно-территориальное планирование»?

2. Перечислите методы деления на ячейки.

3. Что понимают под кластером, секторизованной сотой в сети сотовой связи?

4. Как влияет уменьшение числа каналов в соте на число сот в сети и их размеры?

5. Сколько независимых физических каналов существует в одном частотном канале GSM?

6. Понятие «трафик» и единица измерения трафика?

7. Что понимают под ЧНН?

Практическая работа №12 определение баланса мощностей в соте

1. Цель работы

1.1 Изучение уравнения баланса мощностей и определение потерь на трассе.

2. Теоретическая часть

По результатам расчетов 1-го этапа следует обеспечить баланс мощностей в соте радиуса R для сети.

Уравнения баланса мощностей составляют на основе учета всех особенностей прохождения сигнала на трассе согласно рисунке 42 [1].

Расчеты трасс сетей подвижной связи ведут с использованием логарифмов потерь на трассах, в фидерах, комбайнерах и логарифмов коэффициентов усиления антенн и дополнительных усилителей. При этом мощности на выходе передатчика и на входе приемника выражают в децибелах на милливатт (дБм) согласно формуле

Рисунок 47 - Трасса прохождения сигнала:

G – усиление; L – потери; Lp – потери на трассе; А – антенна; D – разнесение; F – фидер; С – комбайнер; Тх – передатчик; Rx – приемник; Pin – входная мощность; Pout – выходная мощность; ТМА (Tower Mounted Amplifier) – малошумящий усилитель на входе приемника

Некоторые полезные соотношения между Р, дБм, и Р, мВт, приведены в таблице 15.

Таблица 15 - Соотношения между Р, дБм, и Р, мВт

Р, мВт	20Вт	10Вт	2Вт	1Вт	100	20	1	10-10	10-11
Р,дБм	43	40	33	30	20	13	0	-100	-110

Уравнение баланса мощностей в направлении вверх (АС => БС):

(12.1)

Уравнение баланса мощностей в направлении вниз (БС => АС):

(12.2)

В уравнениях (12.1) и (12.2) все коэффициенты усиления и ослабления выражены в децибелах, а мощности – в децибелах на милливатт.

P_inБС и P_inAC – мощности на входе приемников БС и АС.

P_outБС и P_outAC – мощности на выходе передатчиков БС и АС.

G_aБС и G_aАС – коэффициенты усиления антенн БС и АС.

L_{f БС} и L_{f АС} – потери в фидерах БС и АС.

L_c – потери в комбайнере.

L_p – потери на трассе.

G_dБС – выигрыш за счет разнесенного приема сигналов на БС (3–4 дБ).

При расчетах можно использовать следующие параметры абонентских и базовых GSM станций.

В абонентских станциях GSM-900/1800 класса 4/1 максимальная выходная мощность передатчиков P_outAC = 2 Вт на 900 МГц и 1 Вт на 1800 МГц, в абонентских станция CDMA максимальная выходная мощность передатчиков P_outAC = 200 мВт. Минимальная чувствительность приемников P_inAC = –104 дБм во всех диапазонах.

Чувствительность приемников базовых станций при наличии дополнительного малошумящего усилителя ТМА на входе приемного тракта PinБС = –111 дБм, а без него –106 дБм. Что касается мощностей передатчиков БС, то их стандартные значения у разных производителей лежат в пределах от 28 до 50 Вт (хотя есть и маломощные станции мощностью 2 Вт).

При проверке баланса мощностей вверх [уравнение (15.1)] можно принять L_{f АС} = 0, G_aАС = 0, G_aБС = 15–17 дБ, L_fБС = 2 дБ, G_dBTS = 3 дБ (используем разнесенный прием).

При проверке баланса мощностей вниз [уравнение (15.2)] можно принять L_{f БС} = 2 дБ, G_aБС = 15–17 дБ, LC = 0, если в соте 1 или 2 частоты, и LC = 3 дБ, если в соте 3–4 частоты; L_fАС = 0, G_aAC = 0.

Найденные величины P_inAC и P_inБС должны превышать чувствительность приемников мобильной станции – 104 дБв и базовой станции – 111 дБм. Если они оказываются меньше, то следует попробовать увеличить высоту подвеса антенны БС или уменьшить радиус соты [3].

Определение потерь на трассе

Потери на трассе определяем по модели Окумура – Хата [1]. Они зависят от расстояния R, рабочей частоты F, высоты подвеса антенн базовой станции Н_БС и абонентской станции Н_АС. Данный метод основан на аналитической аппроксимации результатов практических измерений. Набор эмпирических формул и поправочных коэффициентов, полученный в результате такой аппроксимации, позволяет рассчитать средние потери для различных типов местности.

В диапазоне 900 МГц следует использовать рекомендации [Rec. ITU-R Р. 529-2]. Условия применимости модели F = 150–1500 МГц; Н_БС = 30–200 м; Н_АС = 1–10 м [1].

В городской зоне

, (12.3)

где Н_БС – эффективная высота подъема антенны базовой станции, м; Н_АС – высота антенны подвижной станции над землей, м; R – расстояние между передатчиком и приемником, км; F – частота сигнала, МГц.

Здесь – корректировочный фактор:

а) для малых и средних городов

(12.4)

б) для больших городов

– в пригородной зоне

– в сельской местности

В диапазоне 1800 МГц и выше расчеты ведут на модели COST 231 Хата [COST 231 TD (90) 119]. Условия применимости модели: F = 1500–2000 МГц; Н_БС = 30–200 м; Н_АС = 1–10 м [1].

В среднем городе и пригородном центре с умеренной плотностью посадки деревьев

где Н_БС – эффективная высота подъема антенны базовой станции, м; Н_АС – высота антенны подвижной станции над землей, м; R – расстояние между передатчиком и приемником, км; F – частота сигнала, МГц;

В центре столичного города (metropolitan centres)

В сельской местности – квазиоткрытая зона (Rural Quasi – Open)

Так как конкретные частотные каналы неизвестны, то при расчетах сетей GSM-900 следует ориентироваться на средние частоты диапазонов, приведенные в таблице с заданием (приложение 4).