3. Расчет тепловых шумов

4.1 Тепловые шумы приемника

Мощность тепловых шумов приемной установки, пересчитанных ко входу приемника:

,

(12)

где - коэффициент шума приемника; - постоянная Больцмана; - температура входной цепи, К; - эффективная ширина шумовой полосы приемника.

Уровень мощности теплового шума:

,

(13)

где , дБм/Гц (при = 290К).

Подставив указанные выше значения в (13), для уровня мощности теплового шума получаем выражение вида:

,

(14)

где П выражено в килогерцах, а - в дБм.

Так как в ТЗ значение коэффициента шума приемника не указано, то в расчетах оно принимается равным 16дБ, т.е. дБ. По ТЗ П=37кГц.

Следовательно, по формуле (14): дБм.

4.2 Индустриальные шумы

Это внешние помехи от систем зажигания автомобилей, промышленного оборудования, шумовые излучения высоковольтных линий и др. В диапазоне частот f=1750МГц преобладают шумы от систем зажигания автомобилей.

По ТЗ плотность автомобильного трафика (ПАТ) равна 400 транспортных единиц в час (ТЕ/ч).

Рисунок 5 – К оценке шумов от ПАТ

По рисунку 5 усредненное значение коэффициента шума дБ.

4.3 Шумы излучения

Создаются энергией, излучаемой БС и МС. Несмотря на то, что уровень этого излучения жестко ограничен и весьма мал, с этими шумами приходится считаться на тех террито­риях, где системы подвижной связи широко распространены. Обычно для шумов излучения принимаются следующие значения: = 2…3 дБ для БС и = 3…4 дБ для МС.

4.4 Сложение тепловых шумов (ТШ)

Принимая во внимание, что мощности ТШ от независимых источников суммируются, результирующий коэффициент шума , дБ:

,

(15)

где

Следовательно, дБ.

С учетом формулы (14) уровень мощности теплового шума на входе приемника:

дБм.

4.5 Отношение сигнал-шум на входе приемника

Отношение сигнал-шум на входе приемника равно:

.

(16)

На границе зоны покрытия должно выполняться условие:

(17)

где - радиус зоны покрытия; - допустимое значение отно­шения сигнал-шум, указанное в технических параметрах аппаратуры; = 5 ...10 дБ - энергетический запас.

На основании (16) и (17) минимально допустимый уровень сигнала на границе зоны покрытия:

.

(18)

Напряженность поля на границе зоны покрытия:

(19)

Минимально допустимый уровень сигнала на границе зоны покрытия:

дБм.

С учетом энергетического запаса: =7дБ

дБм.

Напряженность поля на границе зоны покрытия находится из выражения:

(20)

дБм.

.

Следовательно, мВт.

4. Частотно-территориальное планирование

Расчет интерференционных помех на совпадающих частотах

На вход приемника МС поступают: полезный сигнал от ее БС и мешающие сигналы от других БС сети. Когда несущие частоты полезного и мешающих сигналов совпадают, то возникают интерференционные помехи на совпадающих частотах. Такие помехи создают БС соседних кластеров. На рисунке 6 изображен фрагмент ЧТП размерностью N=7. На МС, расположенную в центральной соте №1, воздействует сигнал и интерференционные помехи. Помехи создают БС, обозначенные М1-М6. Наиболее неблагоприятный случай соответствует минимальному уровню принимаемого сигнала, т.е. положение АС у границы соты.

Рисунок 6 – Местоположение мешающих станций

При расчете интерференционных помех модель сети считается однородной. В такой модели все БС имеют одинаковые значения эквивалентной изотропной излучаемой мощности, антенны с круговой диаграммной направленности и одинаковыми высотами. Поляризация радиоволн и условия распространения на всей обслуживаемой территории приняты одинаковыми.

Расстояние между узлами (соседними) БС:

(21)

Расстояние между БС с одинаковыми частотами в соседних кластерах:

, где

(22)

- коэффициент электромагнитной совместимости сети.

Расстояния от до мешающих базовых станций равны:

км	(23)
км	(24)
км	(25)
км	(26)

С учетом формулы (9) мощности сигналов, приходящих от мешающих БС:

От БС1: Вт
От БС2, БС6: Вт
От БС3, БС5: Вт
От БС4: Вт

Суммарная мощность сигнала от шести мешающих БС:

;	(27)
Вт.

Отношение сигнал-интерференция равно:

,

(28)

где – медианная (или средняя) мощность полезного сигнала,

- медианная (или средняя) мощность суммарного мешающего сигнала (СМС).

Вт.

. Следовательно, дБ.

Повышение отношения сигнал-интерференция с помощью антенн БС

Для уменьшения интерференции используются направленные секторные антенны. В этом случае вертикальный вибратор антенны имеет угловой рефлектор в виде металлической сетки, либо плоскостной рефлектор. Ширина главного лепестка диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости составляет в трехсекторной структуре и в шестисекторной структуре.

Выбор секторной сотовой структуры является эффективным способом повышения отношения сигнал-интерференция.

При ЧТП выбирается тип кластера 3/7, то есть число секторов в соте равно трем, размерность кластера – N_КЛ =7. Используются направленные антенны с шириной ДН .

Рисунок 7 – Фрагмент кластера (N_КЛ=7) с секторной структурой к пояснению учета мешающих сигналов при кластерной структуре

При число мешающих сигналов сокращается до двух, а расстояние между мешающими БС и МС определяются по формулам:

км	(29)
км	(30)

С учетом формулы (9) мощности сигналов, приходящих от мешающих БС:

От БС1: Вт
От БС2, БС6: Вт

По формуле (27) суммарная мощность сигнала от мешающих БС равна:

Вт

По формуле (28) отношение сигнал-интерференция:

. Следовательно, дБ.

Таким образом, применение направленных трехсекторных антенн позволило увеличить отношение сигнал-интерференция до 24дБ.