Визначення втрат на трасі

Втрати на трасі визначаємо за моделлю Окамури - Хата. Вони залежать від відстані R, робочої частоти F, висоти підвісу антен базової станції Н_БС і абонентської станції Н_АС. Даний метод заснований на аналітичній апроксимації результатів практичних вимірювань. Набір емпіричних формул і поправочних коефіцієнтів, отриманий в результаті такої апроксимації, дозволяє розрахувати середні втрати для різних типів місцевості.

У діапазоні 900 МГц слід використовувати рекомендації [Rec. ITU –R Р. 529-2]. Умови застосованості моделі F = 150-1500 МГц; Н_БС = 30-200 м; Н_АС = 1-10 м.

У міській зоні:

L_г = 69,55 + 26,16lgF – 13,82lgH_БС + aH_AC + (44,9 – 6,55lgH_БС)lgR,

де Н_БС – ефективна висота підйому антени базової станції, м;

Н_АС – висота антени рухомого станції над землею, м;

R – відстань між передавачем і приймачем, км;

F – частота сигналу, МГц.

Тут aH_АС – корегуючий фактор:

а) для малих та середніх міст:

aH_АС = (1,1lgF – 0,7)H_AC – (1,56lgF – 0,8);

б) для великих міст:

aH_АС = 3,2(lg(11,75H_AC))² – 4,97;

- в приміській зоні:

L_пр = 63,35 + 27,72lgF – 13,82lgH_БС – (1,1lgF – 0,7)H_AC + (44,9 –

– 6,55lgH_БС)lgR – 2(lg(F/28))²;

- в сільській місцевості:

L_см = 27,81 + 46,05lgF – 13,82lgH_БС – (1,1lgF – 0,7)H_AC + (44,9 –

– 6,55lgH_БС)lgR – 4,78(lgF)².

У діапазоні 1800 МГц і вище розрахунки ведуть на моделі COST 231 Хата [COST 231 TD (90) 119]. Умови застосовності моделі: F = 1500-2000 МГц; Н_БС = 30-200 м; Н_АС = 1-10 м.

У середньому місті і приміському центрі з помірною щільністю посадки дерев

де Н_БС – ефективна висота підйому антени базової станції, м;

Н_АС – висота антени рухомого станції над землею, м;

R – відстань між передавачем і приймачем, км;

F – частота сигналу, МГц;

У центрі столичного міста (metropolitan centres)

В сільській місцевості – квазівідкрита зона (Rural Quasi – Open):

Так як, конкретні частотні канали невідомі, то при розрахунках мереж GSM-900 слід орієнтуватися на середні частоти діапазонів, наведені в таблиці із завданням (додаток 1).

Наведемо приклад перевірки балансу потужностей на трасі вниз за формулою (2) при наступних вихідних даних: діапазон частот 1800 МГц (середня частота піддіапазону вниз БС => АС: 1842 МГц), Н_БС = 30 м; Н_АС = 1,5 м; R = 1 км ; зона – середнє місто.

Тоді середні (медіанні) втрати на трасі L_г, згідно моделі COST 231 складають 136,4 дБ. Необхідний запас потужності сигналу для його впевненого прийому на 90 % площі з імовірністю 75 % ∆Р_σ = 0,68σ, ∆Р_σ= 0,68∙8 = 5,6 дБм , де σ = 8 дБ - середньоквадратичне відхилення сигналу через флуктуації в точці прийому . Крім того , врахуємо додаткові втрати в будівлі L_дод = 12 дБ. Отже , сумарні втрати на трасі:

L_p = 136,4 + 5,6 + 12 = 154 дБ.

Тепер розрахуємо потужність сигналу на вході приймача АС, якщо потужність передавача БС становить 28 Вт (44,5 дБм):

Р_inАС = P_outБС – L_{f БС} + G_aБС – L_c – L_p + G_aАС – L_fAC;

Р_inАС = 44,5 – 2 + 16 – 0 – 154 + 0 + 0 = –95,5 дБм.

Аналогічно за формулою (1) перевіряємо баланс потужностей на трасі вгору. Середня частота піддіапазону вгору АС => БС: 1744 МГц. при тих же Н_БС і Н_АС середні втрати на трасі Lг, згідно моделі COST 231, складають 136,2 дБ, тобто практично не відрізняються від втрат на трасі вниз. При тих же ∆Р_σ = 5,6 дБм і втратах в будівлі L_доп = 12 дБ при потужностіності передавача АС 1 Вт отримуємо:

P_{in БС} = P_{out AC} – L_{f AC} + G_{a AC} – L_p + G_{a БС} + G_{d БС} – L_{f БС};

P_{in БС} = 30 – 0 + 0 – 153,8 + 16 + 3 – 2 = –104,8 дБм.

Знайдені величини P_inAC і P_inБС повинні перевищувати чутливість приймачів мобільної станції -104дБв і базової станції -111 дБм. Якщо вони виявляються менше, то слід спробувати збільшити висоту підвісу антени БС або зменшити радіус стільники. У звіті по другому етапу роботи слід заповнити підсумкову табл. 4.

Таблиця 4 – Результати розрахунку другого етапу

Траса вниз БС => АС

F, МГц

HБС, м

HАС, м

R, км

Lг, дБ

∆Рσ, дБ

Lдод, дБ

PoutБС, дБм

LfБС, дБ

GаБС, дБ

Lс, дБ

LР, дБ

GаАС, дБ

LfАС, дБ

PinАС, дБ

Траса вверх АС => БС

F, МГц

HБС, м

HАС, м

R, км

Lг, дБ

∆Рσ, дБ

Lдод, дБ

PoutАС, дБм

LfАС, дБ

GаАС, дБ

Lр, дБ

GаБС, дБ

GdБС, дБ

LfБС, дБ

PinБС, дБ