Задача № 2. Московский технический университет

Московский технический университет

__________________связи и информатики___________________

Задача № 2

«Оптимизация энергетических параметров в канале сотовой связи графоаналитическим методом с помощью диаграммы уровней с использованием простого технического критерия»

Выполнил: Шубин Д.Н.

Группа: МИТ1401

Проверил: Сорокин А.С.

Москва 2014

Решение: Рассчитаем уровни сигнала в заданных точках системы:

1 2 3 4 5 6 7 8

Уровни сигнала в т.1 и в т.8 должны быть одинаковы т.е. р_{1 [дБ]}= р_8[дБ]. Согласно рекомендуемым нормам к цифровым каналам G703 имеем:

U=U₁=U₈=2,5 B;

R_Ω=R_Ω1=R_Ω8=75 Ом;

1. Рассчитаем уровень сигнала в т. 1 и соответственно в т. 8:

р_{1 [дБ]}= р_8[дБ]=10 * Lg(U_[B]² / R_Ω[Ом])=10*Lg((2,5 _[B])²/75 _[Ом])= - 10,8 дБ;

2. Рассчитаем уровень сигнала в т. 2, на выходе передатчика (ПРД):

р_2[дБВт]=10*Lg(P_{пд [Вт]})=10*Lg(5_[Вт])= 6,99 дБВт;

3. Рассчитаем уровень сигнала в т.3 с учетом потерь в антенно-фидерном устройстве (АФУ) а_ф для трех различных значений h_{a БС}:

а_0[дБ]→(2…4) дБ→2,5 дБ;

р_31[дБВт]=р_2[дБВт]-а_0[дБ]- h_{a БС 1} * γ_фБС =6,99_[дбВт]-2,5_[дБ]-30_[м]*0,15_[дБ/м]= -0,01 дБВт;

р_32[дБВт]=р_2[дБВт]-а_0[дБ]- h_{a БС 1} * γ_фБС =6,99_[дбВт]-2,5_[дБ]-40_[м]*0,15_[дБ/м]=-1,51

дБВт;

р_33[дБВт]=р_2[дБВт]-а_0[дБ]- h_{a БС 1} * γ_фБС =6,99_[дбВт]-2,5_[дБ]-50_[м]*0,15_[дБ/м]=-3,01

дБВт;

4. Рассчитаем уровень сигнала р₄ , излучаемый передающей антенной (АНТ) БС в т.4 с учетом её коэффициента усиления g_{a БС[дБ]}, для различных значений h_аБС1, h_аБС2, h_аБС3,м – высота антенны базовой станции:

р_41[дБВт] = р_31[дБВт]+ g_{a БС [дБ]}= -0,01_[дБВт]+16_[дБ]=15,99 дБВт;

р_42[дБВт] = р_32[дБВт]+ g_{a БС [дБ]}=-1,51_[дБВт]+16 _[дБ]=14,49 дБВт;

р_43[дБВт] = р_33[дБВт]+ g_{a БС [дБ]}=-3,01_[дБВт]+16 _[дБ]=12,99 дБВт;

5. Рассчитаем уровень сигнала р₅ в т. 5, с учетом потерь сигнала а_св[дБ]в канале сотовой связи (КСС), (расчет производим для трех разных параметров высоты антенн БС как и п. 4.):

а _{св [дБ]} – потери в свободном пространстве,

а_{св [дБ]} = 20 * Lg(4 * π * R_сот[м] / λ_[м]) где λ- длина волны, м, λ=с_[м/c]/f_ррл[Гц] = 3*10⁸_[м/c]/18*10⁸_[Гц]=0,17 м, где с_[м/c] – скорость света, f_ррл[Гц]– диапазон рабочих частот;

а _{св [дБ]}= 20*Lg(4*π* R_сот[м] /λ_[м])= 20 * Lg (4 * 3,14 * (5*10³_[м])//(0,17_[м]))=111,53 дБ;

5.1. Теперь найдем уровни сигнала р₅₁ , р_{5 2} ,р₅₃:

р_51[дБВт]=р_41[дБВт]-а_{доп1[дБ]} - а_{св [дБ]} =15,99 _[дБВт]-45_[дБ] -111,53 _[дБ]= - 140,54 дБВт;

р_52[дБВт]=р_42[дБВт]- а_{доп2[дБ]} - а_{св [дБ]} =14,49 _[дБВт] -40_[дБ] -111,53 _[дБ]= - 137,04 дБВт;

р_53[дБВт]=р_43[дБВт]-а_{доп3[дБ]} - а_{св [дБ]]}=12,99 _[дБВт] -37_[дБ]=-111,53 _[дБ]= - 135,54 дБВт;

6. Рассчитаем уровень сигнала р6, на выходе приемной антенны (АНТ) в т.6 с учетом её коэффициента усиления g_{a АС[дБ]}:

р_61[дБВт]=р_51[дБВт]+ g_{a АС[дБ]}=- 140,54 _[дБВт] +2 _[дБ]=- 138,54 дБВт;

р_62[дБВт]=р_52[дБВт]+ g_{a АС[дБ]}= - 137,04 _[дБВт] +2 _[дБ]=- 135,04 дБВт;

р_63[дБВт]=р_53[дБВт]+ g_{a АС[дБ]}= - 135,54 _[дБВт] +2 _[дБ]=- 133,54 дБВт;

7. Рассчитаем уровень сигнала в т.7 р₇ с учетом потерь в антенно-фидерном устройстве (АФУ) а_ф:

р_{7 1[дБВт]}=р_{6 1[дБВт]} - а_{0 АС[дБ]} - h_{a АС [м]}* γ_{ф АС [дБ/м]}= - 138,54 _[дБВт]-0_[дБ] -1.5_[м]*0_[дБ/м]= =- 138,54 дБВт;

р_{7 1[дБВт]}=р_{6 1[дБВт]} - а_{0 АС[дБ]} - h_{a АС[м]} * γ_{ф АС[дБ/м]}= - 135,04 _[дБВт]- 0_[дБ] -1.5_[м]*0_[дБ/м]= =-135,04 дБВт;

р_{7 1[дБВт]}=р_{6 1[дБВт]} - а_{0 АС[дБ]} - h_{a АС[м]} * γ_{ф АС[дБ/м]}= - 133,54_{[ дБВт]}- 0_[дБ]-1.5_[м]*0_[дБ/м]=

=-133,54 дБВт;

8. Рассчитаем уровень тепловых шумов на входе приемника РРС:

р _{ш вх.пр.} = - q_{ш доп.[дБ]} = -125_[дБ]-10_.[дБ]=-135 дБ;

9. Проверим условие нормальной связи (УНС).

УНС удовлетворяет соотношение:

≤р_7[дБВт] ≤ +Δp_[дБ];

Для этого найдем параметр Δp_[дБ]– эксплуатационный запас;

Δp_[дБ] = 0,125 * q_{ш доп [дБ]}=0,125*10_[дБ]=1.25 дБ;

0,125 – коэффициент, среднее значение которого выбрано из диапазона (0,1…0,15);

Энергетические параметры системы должны удовлетворять условию нормальной связи (УНС) на пролете РРЛ в определенном сочетании с выбранными энергетическими параметрами аппаратуры.

Проверим УНС для рассчитанных параметров:

р_71[дБВт]= -138,54 дБВт;

р_72[дБВт]= - 135,04 дБВт;

р_73[дБВт]= - 133,54 дБВт;

= -125 дБ;

_[дБ]= - 125_[дБ]+1,25_[дБ]= -123,75 дБ;

р_71[дБВт]= -138,54 дБВт;; - 125 дБ ≤ -138,54 дБВт;≤ -123,75 дБ;

р_72[дБВт]= - 135,04 дБВт; - 125 дБ ≤ - 135,04 дБВт ≤ -123,75 дБ;

р_73[дБВт]= - 133,54 дБВт; - 125 дБ ≤ - 133,54 дБВт ≤ -123,75 дБ;

УНС не выполняется ни в одном случае.

Диаграмма уровней, построенная для рассчитанных параметров, наглядно демонстрирует, что условие нормальной связи не выполняется, по этому нельзя говорить о энергетической эффективности системы в целом.

1 2 3 4 5 6 7 8