Модели предсказания уровня принимаемого радиосигнала. Коэффициенты усиления передающей и приёмной антенны

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

В ходе курсовой работы необходимо рассмотреть модели прдсказания уровня принимаемого радиосигнала, основы теории телетрафика и описать радиоинтерфейс выбранной сотовой системы. В моём случае это сотовая система стандарта GSM.

1 МОДЕЛИ ПРЕДСКАЗАНИЯ УРОВНЯ ПРИНИМАЕМОГО РАДИОСИГНАЛА

1.1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Существует ряд моделей для прогнозирования уровня радиосигнала с системах подвижной радиосвязи. В городских условиях практически нет прямой видимости между антеннами базовой станции (БС) и абонентской станции (АС), и мощность принятого сигнала оказывается значительно ниже, чем в свободном пространстве. Дополнительное ослабление в городе на частоте 900 МГц  в среднем составляет 20...30 дБ при протяжённости трассы 1....10 км. Это ослабление вызвано в основном отражением и рассеиванием энергии сигнала на крупных строениях.

Рельеф местности существенно влияет на уровень сигнала. Известны два основных метода для учёта его влияния: детерминированный и статический. Первый позволяет рассчитать множитель ослабления по конкретному профилю пролёта. Он широко используется для энергетических расчётов в линиях связи по схеме “от точки к точке”, например в радиолинейных линиях. В этом случае медианное значение мощности сигнала в точке приёма – это то, которое превышается в течение 50% времени наблюдения (например, месяца). В сотовых системах, где БС должна обеспечить связь на территории соты, часто применяют статический метод, при котором параметры рельефа (высота препятствий, их форма и взаимное расположение, наклон местности и т.п.) считаются случайными величинами. Характер рельефа местности в соте оценивают параметрами, усреднёнными на участках трассы протяжённостью 5....10 км.

Выбор энергетических параметров в сотовых системах радиосвязи должен обеспечить уверенный приём в зоне обслуживания БС. В точках приёма на границе соты уровни сигнала будут различными вследствие неодинакового влияния застройки и рельефа местности. Поэтому в сотовых системах радиосвязи путём усреднения по двум параметрам: по времени и по местоположению (по числу точек приёма) определяют усреднённую медианную мощность сигнала (УММС).

УММС -  это такое значение, которое не превышается в течении 50% времени наблюдения и в 50% точек приёма, находящихся на расстоянии r от передающей станции.

1.2  МОДЕЛЬ ОКАМУРЫ

Модель Окамуры основана на экспериментальных результатах, полученных Окамурой. Сначала определяется ослабление сигнала при распространении для квазигладкой местности. Трасса протяженностью несколько километров, на которой средняя высота неровностей не превышает 20 м, определена в модели Окамуры как “квазигладкая”.

В модели Окамуры приняты базовые значения высоты антенны АС   и эффективной высоты антенны БС , причём последняя определяется над средним уровнем квазигладкой поверхности. Для квазигладкой местности уровень УММС будет следующим:

,                           (1.1)

где - усреднённое медианное значение уровня мощности;

- дополнительное ослабление сигнала в городе (медианное значение), определённое 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 200 м;

 - коэффициент “высота – усиление антенны АС”, учитывающий влияние реальной высоты антенны АС.

Уровень мощности сигнала  может быть рассчитан по следующей формуле:

,                                                      (1.2)

где  - уровень мощности передатчика;

 - коэффициенты усиления передающей и приёмной антенны соответственно, выраженный в децибелах;

 - потери в фидере передающей и приёмной антенны соответственно;

 - ослабление свободного пространства,                    где  - протяжённость трассы;

 - рабочая длина волны.

Все остальные величины (  ) Окамура получил экспериментально, и они представлены в литературе в виде графиков. Дополнительное ослабление сигнала в городе  показано графически на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 – Медианное ослабление сигнала на городских трассах

протяжённостьюr

Экспериментально установлено, что влияние высоты антенны БС зависит от расстояния между АС и БС и практически не зависит от частоты в диапазоне

200....2000 МГц. На рисунке 1.2 номера кривых соответствуют трассам:

1 -

2 -

3 -

4 -

5 -

6 -

7 -

8 -

9 -

10 -

При  мощность принимаемого сигнала изменяется пропорционально квадрату высоты антенны, а при  - пропорционально кубу высоты, так что

 при                                                         (1.3)

 при                                                         (1.4)

При  уровень сигнала на входе приёмника определяет дифракционная