Расчет дальности связи. Модель распространения сигналов. Затухание сигнала в пределах первой зоны Френеля

9 РАСЧЕТ ДАЛЬНОСТИ СВЯЗИ

В условиях городской застройки радиосигнал при прохождении от передатчика к радиоприемнику испытывает большие потери при проникновении во внутренние строения, обусловленные многолучевым распространением, стенами зданий, металлической арматурой и т. д. Ослабленный сигнал, который все-таки проникает в здание, претерпевает дополнительные потери, сталкиваясь с рассеивающими препятствиями внутри здания. В результате такой сигнал внутри здания становится сильно ослабленным.

Чтобы увеличить уровень сигнала, следует избегать влияния его внешних многолучевых составляющих до проникновения сигнала в здание, для чего надо облучить здание из области, находящейся в пределах границы критической точки зоны Френеля.

Под критической точкой зоны Френеля будем понимать удаление от БС, в пределах которого сигнал распространяется с постоянным малым затуханием, так как дифракция и другие рассеивающие эффекты начинают проявляться только после достижения этой границы.

Так как положение критической точки зоны Френеля есть функция от высоты антенны, то некоторые здания, попадающие в зону прямой видимости, могут быть привнесены внутрь рассматриваемой зоны простым увеличением высоты антенны БС и АС.

9.1 Модель распространения сигналов

Известно, что крутизна характеристики затухания сигнала у (показатель ослабления) до критической точки зоны Френеля постоянна и равна γ = 2, а после достижения этой границы      γ > 2. Из энергетического уравнения распространения сигнала для условий прямой видимости с учетом значения критической точки зоны Френеля d0 и показателя ослабления у для расстояний более d0 можно получить

 ,                                                                                                        (9.1)

где  γ — показатель ослабления сигнала;

Р - уровень мощности принимаемого сигнала на расстоянии d от БС, дБм;

Ро-уровень мощности  принимаемого сигнала на удалении критической точки  зоны                   зоны Френеля, дБм;

d - расстояние от центра соты (точки размещения БС) до АС;

d0 — расстояние от центра соты до критической токи зоны Френеля,км

 Решая уравнение (9.1) относительно d, получаем зависимость радиуса соты как функцию от значения критической точки зоны Френеля:

                                                                                                                                          (9.2)

Данная формула аналогична соответствующей формуле Уолфиша - Икегами и Окамуры - Хаты, за исключением того, что в нее введена переменная d0. Так при Р = Ро показатель степени в (5%) стремится к нулю, и радиус соты, который зависит от частоты сигнала и высоты поднятия антенн БС и АС, уменьшается до значения do. В пределах от точки размещения БС до do характеристики сигнала в соте остаются не чувствительными (не зависимыми) к условиям его распространения; здесь радиосигнал затухает с постоянным значением γ = 2.

Затухание сигнала Lo, дБ, и соответствующее значение Ро могут быть получены из формулы потерь для свободного пространства:

Lo = 32,44 + 20log(f) + 20log(d0),                                                                             (9.3)

Po(d = do) = ЭИМ - Lo   ,                                                                                                   (9.4)

где f- рабочая частота, МГц;

ЭИМ — эффективная излучаемая мощность, дБВт.

Подставляя Ро из (9.4) в (9.2) с учетом (9.3), получаем формулу прогнозируемого радиуса зоны покрытия для общего случая:

                                                                                     (9.5)

Анализ (9.5) показывает, что существуют три случая, зависящих от показателя ослабления:

1)  показатель ослабления положителен — в этом случае d убывает с ростом у. Такая ситуация характеризуется ослаблением сигнала вследствие многолучевости.

2)  показатель ослабления стремится к нулю — d = do независимо от у. Данный случай характеризуется устойчивостью сигнала многолучевости.

3)  показатель ослабления отрицателен — d возрастает с ростом у. Этот случай называется усилением сигнала вследствие многолучевости. Большинство современных систем работают в условиях с положительным показателем ослабления.

9.2 Обеспечение механизма хэндофа в сетях DECT

Как   известно,   благодаря   функции   хэндофа   обеспечивается   непрерывная   работа абонентской станции при ее движении от соты к соте. В оборудовании DECT обеспечивается быстрый (50 мс), так называемый гладкий хэндоф между БС, имеющими по одному приемопередатчику. Эта процедура осуществляется по инициативе АС и не требует централизованного управления.