5 курс 10 семестр / Основы подвижной радиосвязи / OPS_1554

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

им. проф. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА

ФАКУЛЬТЕТ ВЕЧЕРНЕГО И ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ

Контрольная работа

Дисциплина:

Основы подвижной связи

Санкт-Петербург 2015

Контрольная работа №1 Вариант № 54

В контрольной работе требуется спланировать в нулевом приближении сеть GSM в городе при следующих исходных данных (таблица 1).

При выполнении контрольной работы требуется:

1)произвести оптимальный выбор частотных каналов;

2)рассчитать число сот в сети;

3)найти максимальное удаление в соте абонентской станции (АС) от базовой станции (БС);

4)рассчитать потери на трассе;

5)определить мощность передатчиков базовой станции.

Решение:

1. На первом этапе работы найдѐм оптимальное решение по пп. 1-3 вышеприведенных требований. Начнѐм с выбора частотных каналов в соте. Вначале возьмем 1 канал, затем 2, 3, возможно и больше. Однако увеличение числа каналов существенно влияет на оплату оператором их аренды. Вместе с тем, с уменьшением числа каналов в соте возрастает число сот в сети, и уменьшаются их размеры. Это удорожает развертывание и обслуживание сот. Минимальные размеры соты обычно определяет число допустимых хэндоверов, поэтому для сетей GSM-1800 радиус соты R должен быть не менее 600-800 м (рисунок 1).

Рисунок 1 - Секторизированная сота

1

В одном частотном канале GSM существуют 8 независимых физических каналов, поэтому по таблице 2 определяется число каналов трафика.

Таблица 2

При расчете, в соответствии с числом каналов в соте, по таблицам Эрланга находим допустимый трафик в соте Асот . Далее, задаваясь средним трафиком одного абонента в час наибольшей нагрузки ЧНН А1 0,015 0,025Эрл , определяем допустимое число абонентов в соте:

М сот Асот

А1

Число сот в городе:

qсот М сети М сот

Площадь соты:

Sсот Sсети

q

сот

Радиус соты в виде правильного шестиугольника (рисунок 1):

R Sсот

0,65

причем R - максимальное удаление мобильной станции от базовой станции в соте.

В соответствии с таблицей 2 при 1 частотном канале в соте

2

При 3 частотных каналах в соте можно организовать 22 кана-

На основе анализа данных таблицы 3 выбираем оптимальный вариант сети, который бы минимизировал общее число частотных каналов при допустимых размерах сот. Оптимальное число частот

всоте при допустимом радиусе соты – 1.

2.На втором этапе выполнения работы следует обеспечить баланс мощностей в соте радиуса R для сети, выбранной в результате выполнения первого этапа.

3

Уравнения баланса мощностей составляют на основе учета всех особенностей прохождения сигнала на трассе (рисунок 2).

Рисунок 2 - К определению баланса мощностей:

G - усиление, L - потери, Lp - потери на трассе, а - антенна, d - разнесение, f - фидер, С - комбайнер, Тх - передатчик, Rx - приемник, Рin - входная мощность, Роut - выходная мощность, ТМА (Tower Mounted Amplifier) - малошумящий усилитель на входе приемника

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 входе приемни-

ка:

Р дБм 10lg Р(мВт)

Уравнение баланса мощностей в направлении вверх (АС =>

БС):

Рin БС Рout АС L f АС Ga АС Lp Ga БС Gd БС L f БС

на БС (3-4 дБ), в данных уравнениях все коэффициенты усиления и ослабления выражены в дБ, а мощности - в дБм.

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

В абонентских станциях GSM 900/1800 класса 4/1 максимальная выходная мощность передатчиков Рout АС = 2 Вт на 900 МГц и 1

4

Вт на 1800 МГц. Чувствительность приемников, т. е. минимальная Рin АС = -104 дБм в обоих диапазонах.

Чувствительность приемников базовых станций при наличии дополнительного малошумящего усилителя ТМА (рисунок 2) на входе приемного тракта Рin БС = -111 дБм, а без него -106 дБм.

Что касается мощностей передатчиков БС, их стандартные значения у разных производителей лежат в пределах 28-50 Вт (хотя есть и маломощные станции мощностью 2 Вт).

Lс 3дБ , если в соте 3-4 частоты; L f АС 0 , Ga АС 0 .

Потери на трассе определяем по модели Окумура-Хата. Они зависят от расстояния R , рабочей частоты F , высоты подвеса антенн базовой HБС и абонентской HАС станций. Данный метод ос-

нован 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.

где 8дБ - среднеквадратичное отклонение сигнала из-за флуктуаций в точке приема. Кроме того, учтем дополнительные потери в здании Lдоп 12дБ . Итак, суммарные потери на трассе:

5

Lр 127,65 5,44 12 145,1дБ

Теперь рассчитаем мощность сигнала на входе приемника АС, если мощность передатчика БС составляет 35 Вт (45,44 дБм):

Рin АС 45,44 2 16 0 145,1 0 0 85,65дБм

приемников мобильной (- 104 дБм) и базовой (- 111 дБм) станций.

Заполним итоговую таблицу 4:

Таблица 4

Трасса вниз БС АС

6

Литература

1.Бабков В.Ю., Руфова А.В., Рыжков А.Е. Основы подвижной связи. Методические рекомендации. СПб, 2005;

2.Волков А.И., Попов Е.А., Сиверс М.А. Физические основы мобильной связи. Ч.1. СПб: Линк, 2004;

3.Кузнецов М.А., Рыжков А.Е. Системы подвижной свя-

зи/СПбГУТ. СПб, 2003

7