Основные теоретические сведения

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»

Кафедра «Радиоэлектроника и телекоммуникация»

Контрольная работа

по дисциплине «Оборудование систем мобильной связи

на тему: «Уровни сигналов в радиоканалах систем мобильной связи»

Выполнил:

Факультет ИнЭТиП курс 3

Специальность б-ИКТСипу31

Шифр 182905

Ф.И.О. Устич Владислав Сергеевич

Проверил: Подсумков М.А.

Саратов 2021г

Содержание:

Основные теоретические сведения. 3

Задание на расчет. 5

Расчетная часть. 6

Список использованной литературы: 9

Одной из важнейших характеристик распространения радиосигнала является его затухание в канале связи. Затухание L определяется как отношение передаваемой мощности 𝑃_𝑡 сигнала к принимаемой 𝑃_𝑟 и выражается в дБ как положительная величина:

𝐿 = 10lg (𝑃_𝑡/𝑃_𝑟).                                      (1)

Отсюда выразим принимаемую мощность:

𝑃_𝑟 = 𝑃_𝑡/10^𝐿//0.                                        (2)

То есть зная передаваемую мощность и затухание в децибелах можно найти величину принимаемой мощность.

Затухание можно оценить, используя ту или иную модель распространения сигнала. Модели распространения в радиоканалах определяют зависимость затухания сигнала от расстояния между приемной и передающей антеннами и параметров радиоканала, таких как коэффициенты усиления антенн, средняя частота используемого диапазона, высоты установки антенн, характер местности и т.д.

Простейшая модель распространения сигнала – модель свободного пространства, описываемая следующим выражением:

𝐿 = −10lg (𝐺_𝑟) − 10lg (𝐺_𝑡) − 20 lg 𝜆  + 20 lg 𝑑  + 20lg (4𝜋),  (3)

где 𝐺_𝑟 и 𝐺_𝑡 – коэффициенты усиления приемной и передающей антенн, 𝜆 – длина волны, 𝑑 – расстояние между приемной и передающей антеннами. Более удобна следующая форма записи:

𝐿 = −𝐺_𝑟 дБ − 𝐺_𝑡 дБ + 20 lg 𝑓 МГц + 20 lg 𝑑 км + 32.44, (4)

если коэффициенты усиления антенн даны в децибелах, частота в мегагерцах, расстояние в километрах.

В реальных условиях распространения радиосигнала на местности величина затухания зависит от комплекса факторов, определяющих характер распространения радиоволн. К ним относятся:

· отражение сигнала от объектов, имеющих размеры, превосходящие длину радиоволны;

· дифракция радиоволн, для которой характерно преломление радиосигнала на пути распространения;

· рассеивание радиосигнала, которое происходит при наличии на местности большого числа объектов, размером меньше длины радиоволны (например, лиственные деревья);

· эффект Доплера, имеющий место при перемещении подвижного объекта.

Эти факторы учитываются в различных эмпирических моделях (полученных исходя из экспериментальных данных). Одна из таких моделей – модель Хаты. Согласно ей, среднее затухание радиосигнала в городских условиях рассчитывается по эмпирической формуле, дБ:

𝐿_г = 69.55 + 26.16 lg 𝑓 МГц − 13.82 lg ℎ_𝑡[м]  − 𝐴(ℎ_𝑟[м]) +

(5)

(44.9 − 6.55 lg ℎ_𝑡[м] ) lg 𝑑 км ,

где 𝑓 = 150...1500 МГц – частота радиосигнала; ℎ_𝑡 = 30...200 м – высота пере- дающей антенны; ℎ_𝑟 = 1...10 м – высота приемной антенны; 𝑑 = 1...20 км – расстояние между антеннами; 𝐴(ℎ_𝑟) – поправочный коэффициент для высоты антенны подвижного объекта, зависящий от типа местности.

Для малых и средних городов

(6)

Для больших городов:

(7)

Для диапазона частот 1,5...2 ГГц используется модель COST231–Hata, которая является модифицированным вариантом модели Хаты. Формула для расчета среднего затухания в городе:

   (8)

где С = 0 дБ для малых и средних городов; С = 3 дБ для больших городов. Поправочный коэффициент 𝐴(ℎ_𝑟) определяется выражением

(9)

Задание на расчет

Базовая станция (БС) сети подвижной связи излучает радиосигнал частотой 𝑓 (МГц). На вход передающей антенны БС подается сигнал мощностью 𝑃_𝑡 (Вт). Антенна базовой станции расположена на высоте ℎ_𝑟 (м) и имеет коэффициент усиления 𝐺_𝑡 (дБ). Соответствующие параметры для антенны мобильной станции (МС): ℎ_𝑟 = 1.5 м, 𝐺_𝑟 = 3 дБи. Построить зависимость затухания и уровня мощности сигнала на выходе приемной антенны МС 𝑃_𝑟 (мВт) от расстояния 𝑑 (км) до антенны БС для следующих моделей распространения:

а) модель свободного пространства;

б) модель Хаты (𝑓 < 1500 МГц) либо COST231–Hata (𝑓 > 1500 МГц) для большого города;

в) модель Хаты (𝑓 < 1500 МГц) либо COST231–Hata (𝑓 > 1500 МГц) для малого/среднего города.

При расчетах значения d принять равными от 1 до 20 км с шагом 1 км.

Необходимые данные взять из таблицы 1.

Таблица 1

Вариант

F (МГц)

Pt (Вт)

ht (м)

Gt (дБи)

Расчетная часть

Строим графики зависимости затухания и уровня мощности сигнала модель свободного пространства.

Строим графики зависимости затухания и уровня мощности сигнала модель COST231 – Hata (f > 1500 МГц) для маленького/ среднего города.

+3

Строим графики зависимости затухания и уровня мощности сигнала модель COST231 – Hata (f > 1500 МГц) для большого города

46,3+33,9lg(1900)-13,82lg(40)-(1,11lg(1900)-0,7)10+(1,56lg(1900-0,8)++(44,9-6,65lg(40)lg(d)

Список использованной литературы:

1. Пономарёв, Л.И. Антенные системы сотовой связи / Л.И. Пономарёв, А.И. Скородумов, А.Ю. Ганицев. - М.: Вузовская книга, 2015. - 320 c.

2. Берлин, А.Н. Сотовые системы связи: Учебное пособие / А.Н. Берлин. - М.: БИНОМ. ЛЗ, ИНТУИТ, 2013. - 360 c.

3. Бабков, В.Ю. Сотовые системы мобильной радиосвязи: Учебное пособие для ВУЗов / В.Ю. Бабков. - СПб.: BHV, 2013. - 432 c

4. Андреев, В.А. Направляющие системы электросвязи в 2-х т., т.1-Теория передач и влияния: Учебник для вузов / В.А. Андреев. - М.: ГЛТ, 2011. - 424 c.

5. Бабков, В.Ю. Системы мобильной связи: термины и определения / В.Ю. Бабков, Г.З. Голант, А.В. Русаков. - М.: ГЛТ, 2009. - 158 c.

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте