namefix-6

При визначенні зони покриття повинні враховуватися всі особливості пересіченої місцевості з метою максимального виключення тіньових ділянок можливих трас радіозв'язку. У зоні покриття радіозв'язок повинен забезпечуватися практично з будь-якої точки знаходження MS. Це досягається не лише координатним розміщенням BS, але і вибором висот їх положення, що переважаючих для даної місцевості і враховують основні напрями трас радіозв'язку. Використання антен направленої дії, діаграми спрямованості яких частково перекриваються, дозволяє формувати кругову діаграму спрямованості BS. Крім того, передбачається можливість зміни випромінюваній потужності і її автоматичне регулювання в кожному окремому субканалі.

3. Енергетичні співвідношення в радіоканалах наземного мобільного зв'язку. Умова зв'язності в системі.

Нехай на площі (у просторі) працює група мобільних станцій (MS), що обслуговуються однією базовою станцією (BS) - ретранслятором. Організаційна побудова такої групи може відповідати соте або сайту мобільної радіосистеми (рис. 1.6).

Радіозв'язок в групі може організовуватися за принципом кожен з кожним (радіонапрями) або один з багатьма (радіомережі). У першому випадку формуються радіонапрями через BS між будь-якими MS, або MS і абонентами мережі ТФОП (PSTN). Для цього BS виділяє робочі частоти f_прд и f_пр для формування напрямів радіозв'язку між абонентами. У другому випадку BS виділяє пару робочих частот для робочого ансамблю станцій на яких здійснюється радіозв'язок зухвалого абонента з групою абонентів, що викликаються. При цьому частота передачі може займатися кожній MS поперемінно. Після передачі інформації передавач станції повинен вимикатися. Такий режим роботи характерний для організації радіомережі при використанні частотно-модульованих сигналів. Відстань радіозв'язку r між MS і BS в процесі переміщення постійно змінюється (r=var). Моменти встановлення радіозв'язку в групі при роботі системи можуть вважатися випадковими і незалежними подіями.

Рис.1.6. Забезпечення зв'язності в групі мобільних станцій

В процесі роботи на входах радіоприймальних пристроїв MS присутні не лише корисні сигнали, але і сигнали джерел випромінювання, що заважають (сигнали перешкод). Таким чином, радіозв'язок між BS і будь-який MS у випадковий момент часу буде забезпечений у випадку, якщо енергія корисних сигналів в місцях прийому, перевищуватиме енергію перешкод. Умова зв'язності в групі MS може бути записане у вигляді енергетичного співвідношення [35,36]:

, (1.17)

де - потужність корисного сигналу на вході приймача i-й MS;

- потужність перешкоди на вході приймача i-й MS;

- час ведення радіозв'язку;

- час дії перешкоди;

n - кількість груп джерел випромінювання, що заважають;

² - коефіцієнт перевищення енергії корисного сигналу над сумарною енергією перешкод.

Оскільки час дії перешкод в каналі враховується лише в періоди встановлення і ведення зв'язку, то в умові (1.17) час можна упустити не порушуючи строгості нерівності. Розглянемо кожну з частин нерівності (1.17).

Ліва частина нерівності (1.17) представляє енергію корисного сигналу в точці прийому, утворену j передавачем мобільної системи, віддаленим від i приймача на відстань r_ij. Використовуючи (1.10), запишемо вираження потужності сигналу на вході i приймача у вигляді:

, (1.18)

де Pj - випромінювана потужність j-го передавача;

- коефіцієнти направленої дії i-го приймача і передавальної антени j-го передавача;

- загальний коефіцієнт втрат і завмирань сигналу ij траси радіозв'язку;

- відстань між i і j радіостанціями.

Права частина вираження (1.17) представляє сумарну потужність електромагнітних випромінювань, що створюються різними групами джерел перешкод. Для мобільних систем радіозв'язку характерні три групи джерел випромінювань, що заважають. Першу групу складають джерела випромінювання свого ансамблю радіозасобів, що працюють на обмеженій площі. Не дивлячись на те, що радіостанції працюють на різних частотах передачі і прийому, в результаті позасмугових випромінювань

передавачів, наявності побічних каналів прийому приймачів і повторення робочих частот, виникають рівні випромінювань, сумарна потужність яких впливає на приймачі системи, що заважають. Ця потужність класифікується як потужність взаємних перешкод Р_пвз:

, (1.19)

де - потужність сигналу l-го передавача мобільної системи;

- коефіцієнти направленої дії приймальної антени i-й радіостанції і передавальної антени k-й радіостанції;

- відстань між i-й і k-й радіостанціями;

L - кількість радіостанцій, що заважають;

_iк - коефіцієнт втрат і завмирань iк траси.

Таким чином, потужність є сумарною потужністю перешкод по ансамблю радіостанцій своєї системи, що працюють на передачу.

Другу групу перешкод складають випромінювання джерел інших систем радіозв'язку, а також не зв'язних випромінювачів електромагнітного поля. Ці перешкоди класифікуються як зовнішні перешкоди, потужність яких Р_пвн визначається вираженням:

,(1.20)

де - квадрат напруженості поля, що створюється сумарною дією зовнішніх перешкод;

 - довжина хвилі;

F_эф - ефективна смуга частот сигналу перешкод;

 - коефіцієнт неспівпадання смуги частот тракту прийому із смугою частот перешкоди;

- коефіцієнт направленої дії приймальної антени.

Третю групу перешкод визначають внутрішньоканальні перешкоди, основу яких складають внутрішні шуми трактів прийому. Будь-який радіоприймач може бути представлений послідовністю пасивних і активних чотириполюсників кожен з яких має власні шуми. Загальні шумові властивості приймального тракту, що характеризують його чутливість, визначаються коефіцієнтом шуму N_ш і коефіцієнтом передачі по потужності К_р.. Потужності шуму, що діє на вході приймального тракту, визначається також зовнішніми і внутрішніми шумами антени [22].

Зовнішні шуми антени обумовлені шумами космосу, атмосфери і землі. Величина зовнішніх шумів визначається відносною шумовою температурою антени , де , - температура випромінювання антени.

Внутрішні шуми антени визначаються її шумовими властивостями як , де k – постійна Больцмана (k=1,38 10^-23 ), T₀ =290 K – абсолютна шумова температура антени F_эф – ефективна шумова смуга тракту прийому, R_ - опір випромінювання антени.

Таким чином, потужність шуму на вході приймального тракту з врахуванням шумів антени і власних шумів тракту прийому, приведених до його входу, визначається як:

(1.21)

Вираження (1.21) показує, що потужність Р_ш залежить від вигляду моделюючого сигналу. Найбільша потужність шумів характерна для приймальних трактів з широкою смугою частот F_эф ( наприклад для трактів з кутовою модуляцією).

З врахуванням викладеного умова зв'язності (1.17) між станціями в мобільній системі може бути записане у вигляді:

, (1.22)

де , ;

 - коефіцієнт неспівпадання смуг частот перешкоди і тракту прийому;

L – кількість станцій системи, що заважають.

Вираження (1.22) є розгорнутим рівнянням ij радіолінії мобільної системи радіозв'язку. Складові рівняння представляють значення потужностей сигналів і перешкод в смузі частот тракту прийому (передачі) мобільної системи. Ліва частина рівняння представляє корисний потенціал радіолінії (потужність, що доводиться на 1 Гц смуги частот). Права частина - потенціал джерел випромінювань (перешкод), що заважають, в місці прийому. Присутністю в лівій і правій частинах рівняння коефіцієнтів _ij _ir, визначальних коливання енергетичних потенціалів, показує, що умова зв'язності мобільних станцій може бути виконане, якщо коефіцієнт ² не знижуватиметься менше певного порогового значення ²  ²_пор.

Таким чином, коефіцієнт ² може трактуватися як енергетичний параметр, що визначає зв'язність радіолінії. Параметр зв'язності ² дозволяє оцінювати надійність радіозв'язку як вірогідність зв'язку з необхідною якістю в перебігу заданого часу роботи радіолінії (сеансу зв'язку). Оскільки умова ²  ²_пор при тривалих сеансах зв'язку не виконується (рис.1.7), то загальний час роботи формується з відрізків часу наявності зв'язку і відсутності зв'язку . При зниженні параметра ² нижче за пороговий рівень в процесі ведення зв'язку в мобільній системі передбачається автоматичний перехід на інший канал в якому виконується умова ²  ²_{пор .} Це обумовлює необхідність використання групи декілька вільнодосяжних каналів (робочих частот).

Автоматичний перехід радіостанцій мобільної системи на вільні частоти при збільшенні рівнів перешкод для збереження заданої якості радіозв'язку називається частотною адаптацією. У мобільних системах зв'язку цей процес називається СКИП-комутацією.

Рис.1.7. Коливання параметра зв'язності в каналах мобільного зв'язку