3.2. Модели расчета потерь в канале связи

Итак, радиоканалы мобильных сетей сотовой связи, как было сказано, имеют свою специфику. На величину потерь на трассе влияют следующие факторы:

• структура зон действия сотовой связи: города или пригороды, районы с той или иной плотностью застройки;

• MS, как правило, находится вне зоны прямой радиовидимости BTS, и сигналы в точку приема поступают в ходе переотражения и дифракции (рис. 3.6),

• передвижение мобильных абонентов во время сеанса связи вносит в сигналы доплеровские частотные сдвиги;

• наличие большого количества отражателей приводит к эффекту рассеяния электромагнитных волн и многолучевому распространению.

MS принимает множество интерферирующих сигналов  копий. Вследствие отмеченных явлений в канале связи имеют место:

• затухание сигналов;

• медленные замирания сигналов;

• быстрые замирания сигналов.

Рис. 3.6. Многолучевой прием сигналов

Затухание сигналов характеризуют средними потерями мощности на трассе распространения между BTS и MS. Величина потерь зависит от дальности связи, типа и плотности застройки, несущей частоты, высоты антенн BTS и MS и многих других факторов. Как правило, в зависимости от дальности связи мощность сигнала затухает со скоростью 20...40 дБ/декада, т. е. при увеличении дистанции BTS-MS в 10 раз потери возрастают в 100...10000 раз.

Широкое распространение при расчете средних потерь мощности на трассе получил метод Окумура-Хата (рекомендации Rec. ITU-R P.592-2). Данный метод основан на аналитической аппроксимации результатов практических измерений, где исходными величинами являются расстояние R, рабочая частота f, высоты подвеса антенн базовой станции h_BTS и мобильной станции h_MS . Набор эмпирических формул и поправочных коэффициентов, полученный в результате такой аппроксимации, позволяет рассчитать средние потери для различных типов местности. Условия применимости модели: f = 150…1500 МГц, h_BTS = 30…200 м, h_MS = 1…10 м.

В районах с типичной городской застройкой (typical urban) потери составляют

[дБ],

где - несущая частота, МГц; h_BTS и h_MS - высоты антенн BTS и MS, м; a(h_MS) - поправочный коэффициент; R - расстояние между BTS и MS, км.

Поправочный коэффициент a(h_MS) зависит от типа местности, в которой

действует система связи. Для малых и средних городов

,

для больших городов

8,9 lg(1,54 h_MS)  ² – 1,1 при   200 МГц

a(h_MS) =

3,2 lg(11,75 h_MS)  ² – 4,97 при   400 МГц

В типичных пригородных районах (typical suburban) величина потерь

L_suburban = 63,35 + 27,72 lgf – 13,82 lgh_BTS – (1,1 lgf – 0,7) h_MS + (44,9 – 6,55 lgh_BTS) lgR

– 2  lg(/28)  ² дБ.

В сельской местности (rural)

L_rural = 27,81 + 46,05 lgf – 13,82 lgh_BTS – (1,1 lgf – 0,7) h_MS + (44,9 – 6,55 lgh_BTS) lgR –

4,78(lg) ² дБ.

В диапазоне 1500  2000 МГц расчеты ведут на модели COST 231 Хата [COST 231 TD (90) 119].

Средний город и пригородный центр с умеренной плотностью посадки деревьев -

L_urban = 45,55 + 34,5 lgf – 13,82 lgh_BTS – (1,1 lgf – 0,7) h_MS + (44,9 – 6,55 lgh_BTS) lgR дБ.