Реферат Курсовая Конспект
Отношение сигнал-шум на входе приемника - Курсовой Проект, раздел Образование, Содержание курсового проектирования ...
|
. (2.12)
На границе зоны покрытия должно выполняться условие
(2.13)
где - радиус зоны покрытия; - допустимое значение отношения сигнал-шум, указанное в технических параметрах аппаратуры; = 5 ...10 дБ - энергетический запас.
Значение может быть указано в нормативных документах или выбрано оператором системы.
На основании (2.12) и (2.13) запишем минимально допустимый уровень сигнала на границе зоны покрытия:
(2.14)
Подставив (2.14) в (2.6), вычисляют напряженность поля на границе зоны покрытия
(2.15)
Пример расчета. Для системы стандарта имеем: f = 850 MHz; ПkHz = 30; =18дБ. Находим по (2.10)
дБм.
Приняв результирующий коэффициент шума nТ » 11 дБ, получим уровень мощности ТШ = -118 дБм. Сначала положим = 0. Минимально допустимый уровень сигнала на границе зоны покрытия дБм. Формула (2.6) приобретает вид , дБм при f=850 МГц. Следовательно, напряженность поля на границе зоны покрытия = 32 мкВ/м.
Для разных стран эта величина неодинакова, например, в США установлена граница зоны покрытия по уровню = 39 мкВ/м, что соответствует = 7дБ.
2.3. Интерференционные помехи на совпадающих частотах
Рассматриваемые помехи попадают на вход приемника МС от БС соседних кластеров. На рис.18. приведен фрагмент частотно – территориального плана (ЧТП), составленного на основе кластера с размерностью N=7. Цифрами 1…7 обозначены частотные группы присвоенные сотам. Рассматриваем воздействие сигнала и интерференционных помех на МС, расположенные в центральной соте. Помехи создают БС, обозначенные М1…М6. Наиболее неблагоприятный случай соответствует минимальному уровню принимаемого сигнала, т.е. положению МС на границы соты (обозначенного жирной точкой). Вместо рис.18. воспользуемся упрощенным рис.19., где местоположение БС - точка О, МС – точка А и местоположение мешающих станций М1…М6. Рассматриваем однородную модель ЧТП при всенаправленных антеннах БС. Для нее известно: а) число МС = 6, при любой размерности кластера; б) расстояние между БС с одинаковой частотой
|
|
Длины отрезков М1-О…М6-О равны d. Радиус внутренней окружности ОА – радиус соты R0. Расстояние от точки А до МС с номером J обозначим RJ. Их значения вычислим по рис.19. Например,. Используя (2.16,а), получаем расчетную формулу (2.17,б), записанную в табл.9.
Табл.9.
всенаправленная антенна БС | секторная антенна БС, 120о | ||
мешающая БС | расчетные выражения | мешающая БС | расчетные выражения |
М1 | ; (2.17,а) | М1 | ; (2.18,а) |
М2 и М6 | ; (2.17,б) | М6 | (2.18,б) |
М3 и М5 | ; (2.18,в) | ||
М4 | ; (2.17,г) |
Мощности сигналов, приходящих на МС, представим в виде (1.3), приняв для своего сигнала и для J-го мешающего сигнала. Если энергетические параметры БС в сети одинаковы, то отношение медианной мощности J-го мешающего к медианной мощности своего сигнала
. (2.19)
При нескольких мешающих сигналах на МС воздействует суммарная помеха, медианная мощность которой равна сумме медианных мощностей отдельных сигналов. Медианное отношение сигнал-интерференция
, дБ (2.20)
где m – число мешающих сигналов. Для однородной модели m=6. По (2.20) можно найти усредненное медианное отношение сигнал – интерференция. Замирания сигналов не учтены.
|
Эффективным способом повышения отношения сигнал-интерференция является применение секторных антенн. Фрагменты ЧТП при N=7 с использованием секторных антенн с шириной ДНА a = 120о и a = 60о показаны на рис.20 и 21. Секторы сот, в которых использованы одинаковые частоты, обозначены жирными линиями. При a = 120о осталось два мешающих сигнала и изменилось RJ , как показано в табл.9. Для варианта a = 60о остался только один мешающий сигнал и расстояние ; совпадает с расстоянием в табл.9.
|
2.4. Интерференционные помехи от соседних и ближайших каналов
В системах подвижной связи используются понятия «частотный план» (ЧП) и «частотно-территориальное планирование» (ЧТП). Частотный план присваивается стандарту и определяет распределение частот приема и передачи между каналами. Частотные планы для ряда стандартов были рассмотрены ранее (см. лекцию №2, рис.2-4). Частотные каналы, расположенные в таком плане рядом, называются ближайшими.
ЧТП разрабатывают для конкретной территории, на которой развернута система. В нем указывается размерность кластера; распределение частотных групп между сотами; расположение сот на территории; число каналов в каждой частотной группе, присвоенной соте; номинальные значения частот каналов в такой группе. На БС к одной антенне может быть подключено до 16 канальных приемопередатчиков. Во избежание взаимных помех не допускается работа передатчиков ближайших каналов через общую антенну БС.
Каналы, работающие на общую антенну, называются соседними. Как правило, для каждого стандарта рекомендуется наименьший частотный разнос между соседними каналами , где М - целое число; - ширина полосы частот одного канала. Например, для NMT-450 7=175 кГц, для GSM 3= 600 кГц; для DAMPS 21 = 630 кГц, при необходимости может быть уменьшена до 150 кГц (до 90 кГц при тщательном планировании ЧТП). При таких значениях в общих устройствах сложения (разделения) сигналов передатчиков (приемников) обеспечивается необходимая развязка по соседнему каналу.
На МС интерференционную помеху от ближайшего канала создают передатчики соседних сот. Избирательность по этим каналам обеспечивает полосовой фильтр приемника МС. На рис.22. показано типовая (односторонняя) АЧХ этого фильтра. Здесь обозначено f0 – центральная частота канал; f1, f2, f3 – несущие соседних каналов; F – расстройка; ПФ – ширина полосы пропускания фильтра по уровню минус 3дБ; - ослабление фильтра относительно уровня на краю полосы. Типовой фильтр за пределами полосы пропускания вносит затухание =24дБ на октаву (т.е. при увеличении расстройки в 2 раза).
|
Интерференционная помеха по соседнему каналу может возникать на БС в ситуации, когда МС1 находится на границе соты, а МС2 около БС (внутри соты) (см рис.23.).
|
Положим, что передатчики на обеих МС излучают одинаковые мощности. Тогда, при приеме сигнала от МС1 согласно (2.19) отношение сигнал-помеха , где Ri – расстояние от i-ой МС при i=1 или 2. Если эти расстояния отличаются в 10 раз, то дБ, и если допустимое значение отношения сигнал-помеха составляет 20 дБ, то фильтр приемника БС должен обеспечивать ослабление помехи дБ. Это соответствует параметру расстройки фильтра = 60/24=2,5
Минимальный частотный разнос между соседними каналами . Эту проблему обычно разрешают двумя путями: выбирают приемник с высокой избирательностью и обеспечивают регулировку мощности излучения МС.
МС, находящаяся около БС, может создавать помехи приему сигнала удаленной МС из-за перегрузки усилителя приемника. (уровень сигнала превышает максимальный входной уровень). Точка насыщения такого усилителя соответствует максимальному входному уровню сигнала рС НАС » 55 дБм. Если уровень сигнала превышает это значение, то возникают нелинейные продукты. Когда их частоты попадают в полосу пропускания соседнего канала, они создают помехи. При приеме в соседнем канале сигнала от удаленной МС значение отношения сигнал-помеха может оказаться ниже допустимого.
Примеры показывают, что при составлении ЧТП необходимо учитывать изменение положения МС. Оптимальный ЧТП должен адаптироваться к таким изменения. Однако, в существующих реальных системах, как правило, этого нет.
2.5. Влияние сигналов и помех на выбор параметров системы.
При проектировании СПР решают три основные задачи: обеспечение заданного отношения сигнал – шум на определенной территории (проблема покрытия); обеспечение заданного отношения сигнал - интерференция (проблема интерференции) и обеспечение требуемой телефонной нагрузки (проблема трафика). Знаком * будем отмечать допустимые значения с учетом принятого энергетического запаса DС-Ш в отличие от реальных, которые выше обозначены qС-Ш в (2.12) и qС-И в (2.20).
Обсудим типовые ситуации:
1. qС-И >qС-Ш> для большинства сот на заданной территории. Система спроектирована правильно;
2. qС-И <qС-Ш > - проблема интерференции;
3 qС-И <qС-Ш < и qС-И » qС-Ш - это проблема покрытия;
4. qС-И <qС-Ш << и qС-И < qС-Ш – это проблема как покрытия территории, так и интерференции.
Для решения проблем применяют ряд методов. Причем некоторые из них взаимно не совместимы, поскольку, увеличивая отношение сигнал - интерференция, снижают отношение сигнал - шум.
Проблема покрытия территории в первую очередь касается СПР, где определяющим является отношение сигнал - шум. В таких системах не наблюдается интерференция ни на совпадающих частотах, ни по соседним каналам, поскольку такие каналы либо совсем не используются, либо используются в сотах, очень далеко отстоящих друг от друга. Методы для увеличения площади покрытия включают типовые методы увеличения уровня сигнала, излучаемого на БС: увеличение мощности передатчика, применение направленных антенн с повышенным коэффициентом усиления, увеличение высоты антенн. Это также типовые методы снижения собственных шумов приемной установки: использование приёмников с меньшим коэффициентом шума и с меньшим значением порогового уровня сигнала. Наконец, это специальные меры: применение разнесенного приёма, тщательный выбор места расположения БС, формирование специальной ДНА, использование в зонах затенения ретрансляторов - повторителей и пассивных ретрансляторов.
Проблема интерференции решается путём уменьшения уровней мешающих сигналов. Наиболее эффективные методы уменьшения помех на совпадающих частотах: а) применение секционированных антенн; б) увеличения расстояния d (2.16 ) между взаимодействующими БС. Однако, увеличение d связано с увеличением размерности кластера, что сопровождается снижением частотной эффективности.
Важную роль в решении проблемы интерференции играет правильно разработанный ЧТП. Он должен обеспечить достаточный частотный разнос между соседними каналами в соте и между ближайшими - в соседних сотах. Перспективными являются адаптивные ЧТП, которые позволяют учитывать изменение ситуации во времени, а также гибко предоставлять каналы разного качества каждой МС. В любой системе могут быть речевые каналы разного качества со своими значениями qС-И и qС-Ш в каждом канале. Эти факторы должны учитываться при назначении частотных каналов.
Столь же важную роль играет выбор и формирование ДНА. В реальных условиях в каждой соте необходимый уровень излучаемого сигнала зависит от направления излучения. В некоторых направлениях необходим сильный сигнал, в других - сигнал просто не нужен. Сформировать соответствующий характер излучения можно с помощью антенн со специальной ДНА. Часто возникает задача сохранить энергию сигнала внутри небольшой территории, например, вдоль дороги. В этом случае применяют такой способ, как поворот ДНА в вертикальной плоскости. Примером может служить зонтичная антенна.
Наконец, применяются типовые методы снижения уровней сигналов интерференции путем уменьшения энергетических параметров: уменьшение мощности передатчика и снижение высоты антенны. Однако, при этом уменьшается территория покрытия. Такие способы приемлемы там, где решению проблемы интерференции отдается приоритет по отношению к проблеме покрытия территории.
Правильный выбор места расположения БС позволяет использовать характер местности для того, чтобы уменьшить влияние мешающих сигналов, сохранив при этом необходимую территорию обслуживания. Модели предсказания уровня сигнала "от точки к точке", изложенные в разделе 1.4, позволяют принимать соответствующие решения.
Проблема трафика состоит в предоставлении необходимого числа каналов связи на заданной территории. Для увеличения ёмкости трафика применяют:
1) увеличение числа сот на ограниченной территории. Достигается за счёт уменьшения радиуса соты, а также секционирования сот.
2) увеличение числа частотных каналов в соте. Как правило, БС рассчитана на 16 частотных каналов, которые работают на общую передающую антенну. Можно установить, например, две таких антенны и организовать 32 частотных канала в соте и т.д. Однако, при этом сокращается частотный разнос между соседними (и ближайшими) каналами. Требуется тщательная проработка ЧТП.
Кроме того, аналоговые стандарты обычно допускают использование дополнительного частотного плана. Число частотных каналов удваивается
3) динамическое распределение частотных каналов между сотами.
4) организация ПЭП " в очередь" вместо традиционного порогового.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Содержание курсового проектирования... Линии радиосвязи входящие в состав сотовых сухопутных подвижных систем электросвязи ССПСЭ и спутниковых систем...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Отношение сигнал-шум на входе приемника
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов