ЭД / Новая папка (2) / DOC / ЛК 16_ТЭД_и_РРВ_ч_2

ЭД и РРВ (ЛК 16)

ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН

В СИСТЕМАХ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

• Распространение радиоволн в системах мобильной связи;

• рекомендации МСЭ для расчета напряжённости поля;

  • основные рекомендации МСЭ;

  • дополнительные рекомендации МСЭ;

  • ослабление сигнала в линиях с далеко разнесенными передатчиком и приемником.

Распространение радиоволн в системах мобильной связи

Результаты расчета параметров радиоканала в значительной степени зависят от выбранной модели канала. Модели, основанные на одних и тех же принципах, разли­чаются способом отображения реальной ситуации. Не существует единой общепри­нятой модели расчета радиополя в городских условиях. Рекомендации различных национальных и международных организаций в значительной степени отличаются друг от друга.

Классический подход к расчету распределения электромагнитного поля в при­сутствии отражающих и поглощающих объектов заключается в расчете напряженно­сти поля в однородном изотропном пространстве или потерь мощности сигнала на основе законов отражения, ди­фракции и рассеяния.

Распространения радиоволн в системах мобильной связи

Однако специфические условия города исключают возмож­ность непосредственного применения такой методики. Поэтому точный расчет распределения поля используется только в исключительных, простейших случаях, например при расчете теневой зоны за очень большим зданием при точно известном расположении пере­датчика базовой станции. Реальный расчет распределения электромагнитного поля осуществляется на основе моделей распространения радиоволн. Подчеркнем, что большинство моделей распространения радиоволн являются статистическими и базиру­ются на результатах эксперимен­тальных исследований напряжен­ности поля.

Модели распространения радиоволн, которые используются для расчета радиополя в условиях городской застройки, представлены в рекомендациях Международного союза электросвязи (МСЭ).

Рекомендации МСЭ для расчета напряжённости поля

Большинство моделей, используемых при решении задач распространения радиоволн, учитывают одновременно расчетные по каким-либо методам и экспериментальные данные.

Подход основан на использовании результатов экспериментальных измерений для нескольких характерных видов местности (рельефа, степени застройки территории зданиями и сооружениями и ряда других факторов). Расчетный подход основан на использовании данных о расположении улиц, зданий, их форме и высоте и используется при анализе конкретных ситуаций распространения радиоволн.

В ряде случаев при расчетах уровня ослабления используются различные уточняющие методы и алгоритмы, позволяющие учесть характерные особенности анализируемых трасс, например, наличие водной поверхности, наличие береговой линии раздела, наличие крупного затеняющего объекта, наличие растительности и т.п.

Основные рекомендации МСЭ

• P.1546 метод прогнозирования для трасс связи "пункта с зоной" для наземных служб в диапазоне частот от 30 МГц до 3000 МГц;

• Р.1812-1 метод прогнозирования распространения сигнала на конкретной трассе для наземных служб "из пункта в зону" в диапазонах УВЧ и ОВЧ;

• P.1238 метод прогнозирования распространения сигнала в помещениях в диапазоне 900 МГц ― 100 ГГц;

• P.530 метод прогнозирования распространения сигнала для наземных служб радиосвязи в условиях прямой видимости;

• P.452 метод определения помехи на поверхности Земли при частоте сигнала > 0,7 ГГц;

• P.526-11 метод прогнозирования распространения радиоволн с учетом дифракции;

• Р.1411-5 данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования для планирования наружных систем радиосвязи малого радиуса действия и локальных радиосетей в диапазоне частот от 300 МГц до 100 ГГц

Дополнительные рекомендации МСЭ

• P.833 с учетом потерь за счёт растительности;

• P.676 с учетом ослабление в атмосферных газах;

• P.453 учет индекса рефракции радиоволн: его формула и данные о рефракции;

• P.837 характеристики осадков, используемые для моделирования распространения радиоволн;

• P.1240 максимальная используемая частота для предсказания характеристик линии.

Ослабление сигнала в линиях с далеко разнесенными

передатчиком и приемником

Как теоретические, так и экспериментальные исследования подтвердили, что принимаемая мощность изменяется от расстояния до передающей станции по логарифмическому закону. Этот закон выполняется как для радиолиний вне зданий, так и внутри строений. Средние крупномасштабные потери при произвольном расстоянии от излучателя до приемника описываются выражением

где ― показатель ослабления, который указывает, с какой скоростью возрастают потери передачи от расстояния; ― расстояние от излучателя до границы отсчета (опорное расстояние); ― расстояние между передающей станцией и приемником. Черта над означает среднее из возможных значений потерь для данного расстояния .

Ослабление сигнала в линиях с далеко разнесенными

передатчиком и приемником

Показатель ослабления для различных условий распространения радиоволн

Важно правильно выбрать подходящее расстояние для исследования условий распространения. В сотовой связи с большими зонами действия обычно используется расстояние 1 км, в микросотовых системах ― много меньше, например 100 м. Это расстояние должно соответствовать дальней зоне антенны для исключения эффектов ближнего поля.

Значение потерь на опорном расстоянии рассчитывается с помощью формулы распространения в свободном пространстве или используются результаты экспериментальных измерений на расстоянии .

Ослабление сигнала в линиях с далеко разнесенными

передатчиком и приемником

Выражение для расчета не учитывает того, что параметры условий распространения могут быстро изменяться между точками измерений. Результаты проведенных исследований по измерению уровня мощности показывают следующие данные