1Энергетический расчет трассы

1.1Расчет уровня мощности радиосигнала в точке приема

Согласно основному уравнению передачи, уровень мощности принимаемого сигнала:

,

(1)

где - уровень мощности сигнала в точке приема при распространении в сводном пространстве;

- уровень мощности передатчика,

и - коэффициент усиления передающей и приемной антенны соответственно, выраженный децибелах;

и - потери в фидере передающей и приемной антенны соответственно; - ослабление свободного пространства;

r – протяженность трассы;

- рабочая длина волны;

V(t) - множитель ослабления поля свободного пространства.

Рабочая длина волны равна: см.

1.2Нахождение усредненной медианной мощности сигнала

Медианная усредненная мощность сигнала (УММС) – это такое значение, которое не превышается в течение 50% времени наблюдения и в 50% точек приема, находящихся на расстоянии от передающей станции.

Существует ряд моделей для прогнозирования уровня радиосигнала в система подвижной радиосвязи. Модель Окамуры разработана на основании оригинальных экспериментальных исследований автора. Модель Окамуры включает понятие «квазигладкая» местность. Это территория протяженностью в несколько километров, на которой средняя высота неровностей не превышает 20 метров. Данная модель позволяет рассчитать ожидаемый УММС с учетом характера местности (в данном случае холмистой равнины), путем введения поправочных коэффициентов.

В модели Окамуры приняты базовые значения высоты антенны АС и эффективной высоты антенны , причем последняя определяется над среднем уровнем квазигладкой поверхности. Для квазигладкой местности уровень УММС:

,

(2)

где - дополнительное ослабление сигнала в городе (медианное значение), определенное для квазигладкого городского района при базовых высотах антенн БС и АС;

- коэффициент «высота - усиление антенны БС», учитывающий, что высота антенны БС может отличаться от значения 200м;

- коэффициент «высота – усиление антенны АС», учитывающий влияние реальной высоты антенны АС; - уровень мощности сигнала в точке приема при распространении в свободном пространстве.

Дополнительное ослабление сигнала в городе определяется по графику, изображенному на рисунке 1

Рисунок 1 – Медианное ослабление сигнала на городских трассах протяженностью r

При r 10 км мощность принимаемого сигнала изменяется пропорционально квадрату высоты антенны:

.

(3)

При h_АС <3м влияние антенны АС одинаково на всех частотах и не зависит от характера застройки:

.

(4)

Модель Окамуры позволяет для местности, которая не относится к квазигладкой, введением поправочных коэффициентов в рассчитывать ожидаемый уровень медианой мощности сигнала с учетом характера местности:

, где

(5)

где - поправочный коэффициент для пригородной зоны и открытой местности;

- поправочный коэффициент для трассы с наклоном;

- поправочный коэффициент для участка «земля-море»;

- поправочный коэффициент для холмистой местности.

В пригородной зоне потери сигнала при распространении меньше, чем в городе, поскольку в ней ниже здания и меньше препятствий. Как установил Окамура, эти потери уменьшаются с ростом частоты, т.е. коэффициент растет. Коэффициент определяется по характеристике приведенной на рисунке 2.

Под трассами с наклоном подразумевают трасы, на которых рельеф плавно понижается (или повышается) на расстоянии 5 км и более. Для нее считается отрицательный угол наклона (рисунок 3, а). Угол считается отрицательным, если АС расположена на нижнем участке трассы (рисунок 3, б). В этом случае дополнительный рост или потери мощности сигнала при его распространении нужно учитывать с помощью коэффициента (рисунок 4).

Рисунок 2 – Зависимость коэффициента от частоты и типа трассы

1 - открытая местность; 2 - условно открытая местность; 3 - пригородные районы

Рисунок 3 – К определению угла наклона местности

Рисунок 4 – Коэффициент, учитывающий влияние наклона местности:

1 – r > 60 км; 2 – r > 30 км; 3 – r < 10 км.

Мощность сигнала возрастает, если трасса пересекает водную поверхность. Коэффициент зависит от отношения , где - протяженность трассы над водой. Кривая 1 на рисунке 5 определяет для случая, когда водная поверхность ближе к приемной станции, кривая 2 – к передающей.

При распространении сигнала над холмистой поверхностью потери распространения увеличиваются по сравнению со случаем квазигладкой местности. Значение (рисунок 6,б) зависит от - средней высоты неровностей, которая может быть определена по рисунку 6,а как разность между высотами h (90%) и h (10%). Здесь h (90%) и h (10%) – значения высот местности на трассе протяженностью около 10 км, превышаемые в 90% и 10% точек профиля соответственно. Значения определяют по таблице 1, причем Условие квазигладкой местности нарушается при >20м.

Рисунок 5 – Коэффициент «земля-море»

Рисунок 6 – К оценке влияния холмистой местности: : а – к оценке поверхности, б – поправочный коэффициент для АС (1 – у вершины холма; 2 – промежуточное положение; 3 – у основания холма)

Таблица 1

Тип местности	, м	Тип местности	, м
Слегка холмистая равнина	20…40	Горы	150…300
Холмистая равнина	40…80	Высокие горные массивы	300…700
Холмы	80…150	Очень высокие горные массивы	Свыше 700

Тогда коэффициенты в зависимости от местоположения АС определяется по соотношению (5) для следующих положений:

– у вершины холма;

– промежуточное положение;

– у основания холма.