темах радиосвязи с радиальной структурой
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Введение
Дисциплина "Технологии беспроводной связи" изучается студентами специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации на предпоследнем (третьем) курсе и предусматривает выполнение 2 расчетно-графических работ.
Цель расчетно-графических работ: обучить студентов принципам расчета и построения систем беспроводной связи, показать особенности распространения и затухания сигналов в системах радиосвязи с радиальной структурой.
1 Задание к выполнению расчетно-графических работ
В расчетно-графической работе №1 требуется провести расчет:
- максимального расстояния уверенного приема (дальности) между центральной станцией (ЦС) и мобильной абонентской станцией (АС) системы беспроводной радиосвязи (радиус зоны 1);
- максимального расстояния посредственного, неуверенного приема (худшего качества) между ЦС и АС (радиус зоны 2).
В расчетно-графической работе №2 требуется провести расчет:
- максимального расстояния уверенного приема (дальности) между центральной станцией и базовой станцией (БС) (радиус зоны 1);
- то же расстояние, но при условии посредственного, неуверенного приема (худшего качества) (радиус зоны 2).
Общие условия расчетов:
В расчетно-графических работах принимается, что построение беспроводной системы проводится на какой-то территории покрытия впервые.
Следует иметь в виду, что связь ЦС с АС осуществляется на первых этапах построения радиальной сети, с использованием антенн с круговой диаграммой направленности. Связь ЦС с БС осуществляется с использованием направленной антенны, устанавливаемой на БС. Расчет связи ЦС с АС и связи ЦС с БС производится по одной методике.
Исходные данные для расчетов:
а) номинальная мощность передатчика ЦС Рн выбирается по последней цифре зачетной книжки из таблицы 1;
б) средняя рабочая частота f также выбирается по последней цифре зачетной книжки из таблицы 1;
в) высота приемной антенны h2 также выбирается по последней цифре зачетной книжки из таблицы 1;
г) требуемая напряжённость поля сигнала в пункте приёма АС Ес также выбирается, согласно последней цифре зачётной книжки из приведенной ниже таблицы 1;
Таблица 1 – Зависимость варианта от последней цифры зачетной книжки
|
Последняя цифра зач. книжки |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
Рн, Вт |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
|
f, МГц |
1800 |
1700 |
1500 |
900 |
850 |
800 |
750 |
400 |
350 |
300 |
|
h2, м |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
|
Ес, дБ |
35 |
36 |
37 |
38 |
39 |
40 |
41 |
42 |
43 |
44 |
д) рельеф местности в зоне обслуживания h системы беспроводной радиосвязи определяется по предпоследней цифре зачетной книжки из таблицы 2 для меньшего колебания изменения рельефа местности h1 и для большего варианта изменения рельефа местности h2;
Таблица 2 – Зависимость варианта от предпоследней цифры
|
Предпоследняя цифра зачетной книжки |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
|
Рельеф местности изменяется от h1 до h2 |
h1,м |
10 |
13 |
15 |
17 |
10 |
12 |
16 |
18 |
14 |
12 |
|
h2,м |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
е) затухание в фильтрах и антенных разделителях считаем одинаковым для любого варианта и принимаем равным Вф=9 дБ;
ж) усиление передающей и приемной антенн ЦС и АС Dу выбирается из таблицы 3. При расчете дальности связи между ЦС и АС в качестве антенн ЦС и АС следует выбирать всенаправленные антенны (ширина диаграммы направленности 360). При расчете дальности связи между ЦС и БС следует иметь в виду, что в качестве антенны ЦС по-прежнему используется та же всенаправленная антенна, а в качестве антенны БС можно использовать разные типы антенн.
Таблица 3 – Параметры антенн
|
Тип антенны |
Е, |
КУ, Dу , дБ |
|
1 Полуволновой вибратор |
360 |
0 |
|
2 Волновой вибратор |
180 |
1,6 |
|
3 Полуволновой шунтовой вибратор |
360 |
0 |
|
4 Четвертьволновой штырь |
360 |
0 |
|
5 Семиэлементная антенна типа «Волновой канал» |
55 |
8,0 |
|
6 Четырёхэтажная антенна из волновых вибраторов |
60 |
7,3 |
|
7 То же, двухэтажная |
70 |
3,6 |
2 Методические указания к выполнению расчетно-графической работы №1
2.1 Считаем, что высота передающей антенны не дана, поэтому будем задаваться различными высотами антенн, чтобы определить радиус обслуживания с тем, чтобы выбрать подходящий вариант размещения ЦС с учетом местных условий.
Задаемся следующими высотами антенны ЦС:
h1=30, 50, 70, 100, 150, 200, 300 м.
При расчете принимаем, что оборудование ЦС остается у основания опоры, а длина антенного фидера lф увеличивается с ростом h1, увеличивая общее затухание фидера. Параметры кабелей приведены в таблице 4.
Таблица 4 – Параметры кабелей
|
Марка кабеля |
Волн. сопр., ф, Ом |
Затухание , дБ/м на частотах, МГц |
||||
|
66 |
400 |
1500 |
1650 |
2000 |
||
|
РК-50-3-11(РК-159) РК-50-7-11(РК-147) РК-50-7-15(РК-47) РК-50-11-11(РК-148) РК-50-11-13(РК-48) РК-75-4-11(РК-101) РК-75-4-15(РК-1) РК-75-7-11 РК-75-7-12 РК-100-7-11(РК-102) РК-100-7-3(РК-2) РК-5/18 РКД-2-7/28 РКД-2-9/33 РК-75-7-12(РК-120) РК-75-4-21(РКТФ-1) РК-75-7-21(РКТФ-3) РК-75-17-11(РК-5) РК-75-7-18 РК-75-9-12(РК-3) РК-75-9-13(РК-103) РК-75-13-12 РК-75-17-12(РК-108) |
50 50 50 50 50 75 75 75 75 100 100 70 75 70 75 75 75 75 75 75 75 75 75 |
- - - - - 0,08 0,08 0,05 0,05 - - - - - 0,06 0,07 0,045 0,014 0,03 0,043 0,038 0,02 0,028 |
- - - - - 0,3 0,28 0,18 0,19 - - - - - 0,18 0,27 0,15 0,043 0,14 0,15 0,14 0,06 0,07 |
0,77 0,49 0,5 0,32 0,35 0,58 0,58 0,47 0,5 0,21 0,37 0,067 0,047 0,039 - - - - - - - - - |
0,83 0,51 0,52 0,34 0,37 0,62 0,62 0,52 0,55 0,25 0,41 0,085 0,052 0,043 - - - - - - - - - |
0,95 0,56 0,56 0,38 0,4 0,72 0,72 0,65 0,66 0,33 0,45 0,12 0,162 0,052 - - - - - - - - - |
2.2 Определим затухание фидера для всех высот антенн ЦС
Bф = lф , дБ
где lф - длина фидера, м;
- погонное затухание, дБ/м.
Для чего из таблицы 4 выбираем кабель, работающий на заданной частоте, и определяем его затухание.
2.3 Занесем полученные данные в таблицу (по форме таблицы 5).
2.4 Рассчитаем Вр.н – поправку, которая учитывает отличие номинальной мощности передатчика от мощности 1кВт, по формуле
2.5 Рассчитаем Вh2 – поправку, учитывающую высоту приемной антенны, отличную от 1,5 м, по формуле
Вh2=10lg(1.5/h2)
где h2 –высота приемной антенны АС.
Таблица 5 – Образец оформления выходных данных
|
Высота передающей антенны, h1, м. |
Затухание фидера, *lф, дБ. |
|
30 |
1,03 |
|
50 |
1,73 |
|
70 |
2,34 |
|
100 |
3,47 |
|
150 |
5,20 |
|
200 |
6,94 |
|
300 |
10,41 |
2.6 Определяем Врел - поправку, учитывающую рельеф местности следующим образом. График для определения поправки, учитывающей рельеф местности, приведен на рисунке 1.
Весь последующий расчет необходимо производить для двух крайних случаев: когда колебание высоты рельефа местности имеет минимальное значение (h1 - наилучший вариант) и когда колебание рельефа местности имеет максимальное значение (h2 - наихудший вариант).
Соответственно, для обоих случаев высчитывается Врел - поправка, учитывающая рельеф местности. Коэффициент Врел определяется как среднее арифметическое значений, полученных по графикам рисунков 1а (сельская местность) и 1б (городская местность) для данной h.
|
Врел, дб (для города) Врел, дб(для села) |
Рисунок 1 - График для определения поправки рельефа местности
Для примера определим поправку, учитывающую рельеф местности при h=20 м, она составит: Врел = -6 дБ.
2.7 Определим напряженность поля для случаев h1 и h2, реально создаваемое передающей станцией ЦС в пункте приема АС по основной расчетной формуле
Е=Ес+Вр.н+Вф+Вh2+Врел+ (*lф)-Dу (1)
где lф - длина фидера, м;
- погонное затухание, дБ/м;
Ес - требуемая напряжённость поля сигнала в пункте приёма АС, дБ;
Вр.н - поправка, учитывающая отличие номинальной мощности передатчика от мощности 1кВт, дБ;
Вф - затухание в фильтрах и антенных разделителях, дБ;
Вh2 - поправка, учитывающая высоту приемной антенны, отличную от 1,5 м, дБ;
Врел - поправка, учитывающая рельеф местности, дБ;
Dу – сумма коэффициентов усиления передающей и приемной антенн ЦС и АС, дБ.
Расчет произвести для всех высот передающей антенны ЦС и результаты расчета привести по образцу таблицы 6.
Таблица 6 – Образец оформления результатов расчета
|
Высота передающей антенны , м |
Для h1 |
Для h2 |
||
|
Напряжен-ность поля Е, дБ |
Ожидаемая дальность связи r, км |
Напряжен-ность поля Е, дБ |
Ожидаемая дальность связи r, км |
|
|
30 |
||||
|
50 |
||||
|
… |
2.8 По графику на рисунке 2 (полученному экспериментально) определим ожидаемую дальность связи для рассчитанных напряженностей поля при различных высотах передающей антенны ЦС (для h1 и h2).
Рисунок 2 – Кривые для определения дальности связи
2.9 Итак, мы определили значения дальности связи, задаваясь различными значениями высоты подвеса антенны для крайних случаев перепада высот местности. Исходя из полученных значений, необходимо выбрать оптимальную высоту подвеса антенны h1 и обосновать свой выбор.
Радиус зоны 1 (максимального расстояния между ЦС и АС) выбирается как наименьшее из значений дальности связи, рассчитанных для рельефов с h1 и h2
2.10 Расчёт зоны 2 (при связи ЦС с АС) отличается от расчета зоны 1 тем, что если в зоне 1 обеспечивается уверенная связь (без пропаданий и замираний сигнала); то в зоне 2 могут быть замирания и пропадания сигнала, однако при этом качество связи остается приемлемым и разборчивость речи удовлетворительна.
За радиусом зоны 2 беспроводная связь или отсутствует совсем или неразборчива. Расчёт ведём, учитывая, что напряжённость поля Ес2 в пункте приёма на 9 дБ меньше, чем в зоне 1
Ес2 =Ес1-9.
2.11 Данные заносят в таблицу. По графику на рисунке 2 аналогично определяется дальность связи. Затем определяется ширина зоны 2 как разность между дальностью связи в зоне 2 и зоне 1.
3 Методические указания к выполнению расчетно-графической работы №2
Методика расчета радиуса зоны 1 (при связи ЦС с БС) аналогична приведенной в разделе 2.
Для понимания построения радиальной сети беспроводной связи на первоначальных этапах необходимо сравнить различные варианты: с использованием всенаправленной и направленной антенн на БС. Для этого в качестве всенаправленной антенны используем ту же антенну, что и в предыдущем пункте. А вот направленную антенну необходимо выбрать самостоятельно из таблицы 3, после чего рассчитать радиус зоны 1 при связи ЦС с БС. При расчете следует иметь ввиду:
а) при использовании в качестве антенны БС всенаправленной антенны помехи воспринимаются со всех сторон, поэтому значение требуемого сигнала для зоны 1 и 2 (Ес1 и Ес2) берём такие же, как и в техническом задании;
б) при использовании в качестве антенны БС направленной антенны, принимаем в формуле (1) вместо ЕС значение ЕС' (с учётом добавления поправки В)
ЕС'=ЕС +В (2)
где В - уменьшение восприимчивости к помехам по сравнению с круговой ДН;
В=10*lg( Е/360) (3)
где Е – угол раскрыва ДН направленной антенны.
По формуле (1) определяем напряжённость для двух типов антенн.
Данные занесём в таблицу аналогично предыдущим пунктам.
Например, для антенны типа «волновой канал» Е = 550, тогда В = 10lg(550/3600) = - 8,16 дБ, таким образом, ЕС на 8,16 дБ меньше у, чем у четвертьволнового штыря.
По графикам на рисунке 2 определим ожидаемую дальность связи для соответствующих ситуаций.
По полученным данным необходимо сделать обоснование выбора антенны, которая будет использоваться для связи БС с ЦС.
Расчёт радиуса зоны 2 (при связи ЦС с БС) ведём аналогично пунктам а) и б), учитывая, что напряжённость поля Ес2 в пункте приёма на 9 дБ меньше, чем в зоне 1.
По графику на рисунке 2 аналогично определим дальность связи.
Результаты расчета занесём в таблицу.
Заключение
В каждой расчетно-графической работе в заключение необходимо рассмотреть следующие вопросы: насколько при расчёте дальности связи ЦС с подвижной АС получились данные, соответствующие существующим нормам; необходимо указать для данной системы наиболее целесообразную высоту антенны ЦС в городах с соответствующим типом местности; указать возможность увеличения зоны обслуживания.
Список литературы
1. Карташевский В.Г. и др. Сети подвижной связи - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001.
2. Андрианов В.И., Соколов А.В. Сотовые, пейджинговые и спутниковые средства связи. – СПб.: БХВ Петербург Арлит, 2001.
3. Ратынский М.В. Основы сотовой связи / Под ред. Д.Е. Зимина. - М.: Радио и связь, 2005.
4. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. – М.: Радио и связь, 1999.
5. Мясковский Г.М. Системы производственной радиосвязи: Справочник. - М.: Связь, 1980.
6. Коньшин С.В. Транкинговые радиосистемы: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2000.
7. Коньшин С.В., Сабдыкеева Г.Г. Теоретические основы систем связи с подвижными объектами: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2002.
8. Коньшин С.В. Технологии беспроводной связи: Учебное пособие. - Алматы: АИЭС, 2003.
Содержание
2. Ответы к ГОС экзамену по русской литературе
3. Тема- Word Форматування документа Мета- Навчитися створювати складні документи- реферати курсові та диплом
4. Реферат- Психологические особенности личности современного менеджера в период кризиса
5. Павлов Виктор Павлович
6. Бригадна форма організації та оплати праці
7. Тема 8. Етика ділового спілкування Поняття етики ділового спілкування її предмет та завдання
8. доход досуг Влияние налогов и программ социальной помощи на индивидуальное предложение труда Рыно
9. 62 ldquo;Туризмrdquo; Уланова Б
10. Понятие лакуны
11. МОСКОВСКИЙ НОВЫЙ ЮРИДИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ высшего профессионального образования
12. Стимулирование труда управленческого персонала
13. Тема 4. Методы ценообразования Ценообразование в Республике Беларусь Ценообразование в зарубежных
14. Лекция 11. СТРУКТУРА ПОДГОТОВЛЕННОСТИ СПОРТСМЕНОВ СТОРОНЫ ПОДГОТОВЛЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ УРОВЕНЬ СПОРТИВНЫ
15. те договоры которые прямо в ГК или иных правовых актах не называются.html
16. Конструктивные особенности просеивающих машин применяемых на хлебопекарном производстве Целью просе
17. Альтернатива Сокращенное наименование- ООО СК Альтернатива 1
18. Как показать ребёнку свою любовь
19. Ретроспективный анализ заболеваемости дизентерией
20. четыре назад она случайно зашла в этот бутик на Страсбургском бульваре