5.3. Расчет основных параметров сотовой сети подвижной радиосвязи

Частотно-территориальное планирование, т.е. закрепление частотных каналов за отдельными тонами, является одной из наиболее сложных и трудоемких процедур при проектировании ССПР [2, 3,28]. Эта процедура разделяется на три самостоятельные задачи:

выделение из заданного частотного диапазона групп интермодуляционно совместимых частот; оптимальное присвоение частотных каналов базовым станциям; выбор места расположения БС и расчет напряженности поля с учетом рельефа местности на заданной территории.

Пример решения первых двух задач приведен на рис.2.2.

Остановимся подробнее на решении первой задачи. Известно, что вследствие нелинейности амплитудной характеристики в приемниках возникают интермодуляционные помехи третьего порядка, которые также называют межканальными помехами. Эти помехи могут существенно снизить помехоустойчивость всей системы связи с подвижными

93

объектами даже при большом защитном интервале D, т.е. при малом уровне помех на совпадающих частотах.

Помехи из-за перекрестной модуляции могут быть определены, если аппроксимировать нелинейную характеристику полиномом третьей степени вида [211

В [25J показано, что избежать возникновения взаимной модуляции третьего порядка можно в том случае, если среди каналов радиосвязи, распределенных в произвольной зоне, не окажется группы с равными интервалами ДГк между несущими частотами.

Переходя к расчету характеристик системы подвижной радиосвязи, считаем, что проблемы частотно-территориального планирования нашли свое решение на предварительном этапе проектирования.

Расчет сотовой сети включает в себя определение размерности кластера К; числа М секторов обслуживания в одной соте (М=1 при (φ=ЗбО⁰; М=3 при φ =120° и М=6 при φ = 60°, где φ - ширина ДН антенн БС по уровню половинной мощности); числа Kбс базовых станций, которые необходимо установить на территории города; радиуса одной соты R ; мощности передатчика БС Р_пер.БС; высоты подвеса h_бс антенны БС (высота антенны мобильной станции обычно принимается равной hмс=1.5 м).

Для расчета указанных величин необходимо выбрать стандарт ССПР. Кроме того, должны быть известны следующие параметры сети:

F - полоса частот, выделенная согласно плана распределения частот для передачи сигналов БС проектируемой сети в данном городе;

Fk - полоса частот, занимаемая одним частотным каналом системы подвижной радиосвязи;

Па - число абонентов, которые одновременно могут использовать один частотный канал (для системы NMT Па=1, для GSM na=8);

n_a - число абонентов, которое должна обслуживать сотовая сеть в данном городе;

Р - активность одного абонента в час наибольшей нагрузки (в эрлангах);

рв - допустимая вероятность блокировки вызова в сотовой сети;

ρ_о - необходимое защитное отношение для приемников МС;

Pt - процент времени, в течение которого отношение сигнал/шум на входе приемника может быть меньше защитного отношения ро;

So - площадь города, в котором планируется сотовая сеть;

а - параметр, определяющий диапазон случайных флуктуации уровня сигнала в точке приема (для сотовых систем а=4...10 дБ);

Рпр.мс - чувствительность приемника МС;

Gбc - коэффициент усиления антенны БС.

Расчет начинается с определения общего числа частотных каналов, выделяемых для развертывания сотовой сети в данном городе

где int(x) - целая часть числа х.

Для определения необходимой размерности кластера К при заданных значениях ρ_о и ρ_i используют соотношение

где р(К) - процент времени, в течение которого отношение сигнал/помеха на входе приемника МС будет находится ниже защитного отношения ρ_о.

94

Интеграл (5.15) представляет собой табулированную Q-функцию (Приложение 3)

Нижний предел этого интеграла имеет следующий вид

Коэффициенты βi в (5.17) представляют собой медианное значение затухания радиоволн на i-м направлении распространения помехи. Эти коэффициенты обратно пропорциональны четвертой степени расстояния до источника помехи.

Предполагается, что случайные флуктуации затухания распределены по логнормальному закону.

Значения l и βi; в (5.17) зависят от того, какого типа антенны используются на БС -ненаправленные либо секторные. Здесь необходимо рассмотреть три случая:

Во всех случаях q=D/R=. При заданных ρ_о и а для М=1;3;6 и нескольким значений К выполняются расчеты процента времени срыва связи р(К). Значение К, для которого выполняется условие р(К) p_t , может быть принято в качестве размерности кластера проектируемой сотовой сети.

Число частотных каналов, которое используется для обслуживания абонентов в одном секторе одной соты определяется по формуле

Для определения допустимой телефонной нагрузки в одном секторе одной соты (Эрл) используется одно из следующих двух соотношений

и

95

Зная величину допустимой телефонной нагрузки в одном секторе одной соты А, можно рассчитать число абонентов, обслуживаемых одной БС, при заданной активности одного абонента в час наибольшей нагрузки В:

Число БС в городской сотовой сети подвижной радиосвязи равно

Радиус одной соты в сети

В заключение рассчитывается необходимая мощность передатчика БС Рпер.бс при h_БС=const, либо высота установки антенны БС пбс при Pnep.бc=const, для чего пользуются так называемым первым уравнением передачи

где f - средняя частота выделенного диапазона частот.

Приведенная методика расчета позволяет определить все требуемые параметры сотовой сети подвижной радиосвязи. При составлении полного частотного плана необходимо, зная число частотных каналов, приходящихся на каждую БС, определить конкретные номиналы частот, которые следует выделить дли работы всех БС одного кластера.