Расчет зоны обслуживания с использованием модели Окамуры-Хата

Исходные данные:

Тип местности: Город средних размеров;

  • · тип стандарта: IEEE802.16е - Mobile WiMAX;
  • · вид модуляции принимающей стороны: 64QAM;
  • · коэффициент усиления антенны:
  • · БС: 14 дБ;
  • · МС: 18 дБ;
  • · высота антенны:
  • · БС: 40 м,
  • · МС: 1,5 м;
  • · мощность передатчика БС: 40 Вт;
  • · потери в фидере антенны БС: 4,4 дБ;
  • · потери в дуплексере - 1 дБ;
  • · потери в комбайнере - 3 дБ;
  • · К мшу = 25 дБ.

В соответствии с этой моделью величина затухания сигнала при распространении в городских районах определяется по формуле 2.3.1:

(2.3.1)

Где - частота излучения, МГц;

- расстояние между БС и МС, км;

- высота антенны БС, м;

- высота антенны МС, м;

-поправочный коэффициент, учитывающий высоту антенны МС в зависимости от размеров города, дБ.

Частоту излучения выбираем из диапазона стандарта (2495 - 2690) МГц равной 2500МГц.

Расстояние между БС и МС выбираем равным 2км.

Высота антенн БС и МС над землей по заданию равно 40 и 1,5 метров соответственно.

Поправочный коэффициент, учитывающий высоту антенны МС, рассчитаем для городов средних размеров в дБ, определяется по формуле 2.3.2:

(2.3.2)

Таким образом, с учетом данных: сеть станция

Определяем величину затухания сигнала по формуле 2.3.1:

Размеры зоны покрытия базовой станции будут определяться дальностью связи между базовой и мобильной станциями. Дальность связи будет определяться путем решения первого уравнения связи по формуле 2.3.3:

(2.3.3)

где РПС [дБм] - уровень мощности полезного сигнала на входе приемной антенны в дБм;

РИЗЛ [дБм] - уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика в дБм;

L(R, hБС, hMC) [дБ] - затухание сигнала при распространении в небольшом городе;

ВТ [дБ] - дополнительные потери сигнала при работе с портативной абонентской станцией, которые составляют величину около 3 дБ;

ВЭ [дБ] - дополнительные потери сигнала при работе с портативной абонентской станцией в здании или автомобиле (для автомобиля около 8 дБ, для здания 15 дБ ).

Уровень эффективной изотропно излучаемой мощности передатчика определяется по формуле 2.3.4:

(2.3.4)

где - уровень мощности передатчика в дБ/мВт;

Р'ПРД - мощность передатчика в Вт = 40 Вт;

[дБ] = - потери в фидере антенны передатчика;

[дБ/м] - погонное затухание в фидере антенны передатчика;

[м] - длина фидера антенны передатчика;

ВДПРД [дБ] - потери в дуплексере на передачу = 1 дБ;

ВК [дБ] - потери в комбайнере (устройстве сложения) = 3 дБ;

GПРД [дБ] - коэффициент усиления антенны передатчика = 15 дБ.

С учетом приведенных выше данных определяется по формуле 2.3.4:

Тогда уровень мощности полезного сигнала на входе приемной антенны находим по формуле 2.3.3:

Основным условием обеспечения связи будет необходимость превышения уровня мощности полезного сигнала на входе приемной антенны минимально необходимого уровня мощности (РПСмин), определяемого техническими характеристиками приемника согласно формуле 2.3.5:

(2.3.5)

где - чувствительность приемника в дБм

Р'ПРМ - чувствительность приемника в мкВт (в случае, если чувствительность приемника задается в дБм, то в качестве РПРМ используется именно это значение);

РПРМ = - 98 дБм;

RПРМ [Ом] - входное сопротивление приемника; - потери в фидере антенны приемника;

ВДПРМ [дБ] - потери в дуплексном фильтре на прием = 1 дБ;

КМШУ [дБ] - коэффициент усиления антенного тракта приема (МШУ) =25 дБ;

GПРМ [дБ] - коэффициент усиления антенны приемника =17 дБм.

С учетом всех данных находим минимальную мощность полезного сигнала по формуле 2.3.5:

Величина дополнительного запаса уровня мощности сигнала определяется статистическими параметрами сигнала на трассах подвижной связи, а именно стандартными отклонениями сигнала по месту (d[дБ]) и по времени (t[дБ]). При этом многочисленные экспериментальные исследования показали, что значение d зависит в основном от степени неровности местности и диапазона частот, а t - от дальности связи.

На расстояниях меньше 10 км значение стандартного отклонения зависит от дальности связи (r).Для практических вычислений эти данные с высокой степенью точности в диапазоне 300...3000 МГц аппроксимируются формулой 2.3.6:

(2.3.6)

Подставляя данные, получаем:

Стандартное отклонение сигнала по времени уt зависит от дальности связи и для точек приема, расположенных на расстоянии менее 100 км от передатчиков, определяется формулой 2.3.7:

(2.3.7)

Обобщенное значение стандартного отклонения сигнала по месту и по времени вычисляется по формуле 2.3.8:

(2.3.8)

Подставляя рассчитанные значения, получаем:

Дополнительный запас уровня сигнала рассчитывается по формуле 2.3.9:

РПСдоп= kтр (2.3.9)

где kтр - коэффициент логнормального распределения, обеспечивающий требуемую надежность связи.

Определяется из таблицы 2.3.1 для заданной вероятности и kтр = 1,645.

Таблица 2.3.1 - Значения величин и

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0.95

0.99

0

0.253

0.524

0.842

1.282

1.645

2.326

Подставляя данные, получаем:

РПСдоп= 1,645*6,3= 10,4;

Таким образом, для того чтобы мощность сигнала на входе приемной антенны РПС, превышала минимальную мощность сигнала на входе приемной антенны РПСмин исходя из чувствительности приемника, с заданной вероятностью, необходимо, чтобы выполнялось условие 2.3.10:

РПС РПСмин + РПСдоп (2.3.10)

Значение требуемого уровня мощности сигнала на входе приемной антенны, обеспечивающей необходимую надежность связи

РПСтр=РПСмин+РПСдоп ,

РПСтр = -141+10,4 = -130,6 дБм

  • -150 - 130,6;
  • -112 - 130,6.

Максимально допустимые потери при распространении сигнала на трассе:

LДОП = РИЗЛ - РПСтр - ВТ - В (2.3.11)

LДОП1 = 52,6+130,6-3-8 = 172,2 дБм;

LДОП2 = 52,6+130,6-3-15 = 165,2 дБм.

Максимальная дальность связи решается уравнением:

L(R) = LДОП

Необходимо решить это уравнение графическим способом для этого найдем все необходимые параметры.

· Расчет для R=4км:

, дБ

, дБ

, дБ

, дБ

РПСдоп= kтр

РПСдоп= 1.6457,5= 12,3;

;

;

РПС РПСмин + РПСдоп ,

LДОП1 = 52,6+128,7 -3-8 = 170,3 дБм;

LДОП2 = 52,6+128,7 -3-15 = 163,3 дБм.

  • -115,2 дБм ? -128,7 дБм
  • -122,2 дБм ? -128,7 дБм - условие выполняется.
  • · Расчет для R=6 км:

, дБ;

, дБ;

;

РПСдоп= kтр

РПСдоп= 1,6458,3= 13,65;

,

РПСтр = -141+13,65 = -127,35 дБм;

;

РПС РПСмин + РПСдоп ,

LДОП1 = 52,6+127,35 -3-8 = 168,95 дБм;

LДОП2 = 52,6+127,35 -3-15 = 161,85 дБм.

  • -122,1 дБм ? -127,35 дБм - условие выполняется
  • -129,1 дБм ? -127,35 дБм - условие не выполняется => максимальный радиус действия для здания R=4 км.
  • · Расчет для R=8 км:

, дБ;

, дБ;

;

РПСдоп= kтр

РПСдоп= 1,6458,9= 14,6;

РПСтр = -141+14,6= -125,4 дБм;

;

РПС РПСмин + РПСдоп ,

LДОП1 = 52,6+125,4 -3-8 = 167 дБм;

LДОП2 = 52,6+125,4 -3-15 = 160 дБм.

  • -125,4 дБм ? -125,4 дБм - условие выполняется, следовательно максимальная дальность связи для автомобиля R=8 км.
  • -132,4 дБм ? -125,4 дБм

Сведем получившиеся данные в таблице 2.3.2.

Табл. 2.3.2 Изменение величины затухания от дальности связи для автомобиля

R (км)

2

4

6

8

L (R)

146,6

156,8

163,7

167,3

На рисунках 2.3.1 и 2.3.2 графически отображены расчеты максимального радиуса действия для автомобиля и для здания.

Расчет максимального радиуса действия для автомобиля

Рисунок 2.3.1 - Расчет максимального радиуса действия для автомобиля

Максимальный радиус действия для автомобиля .

Расчет максимального радиуса действия для здания

Рисунок 2.3.2 - Расчет максимального радиуса действия для здания

Максимальный радиус действия для здания .

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Загрузить   След >