Файл: Исходные данные. 2 Территориальноепланирование сети стандарта lte. 6.docx

Расчёты будем выполнять, используя программно-математический комплекс Mathcad.

Для начала введём в систему все необходимые параметры, которые нам понадобятся в процессе расчёта:


Вычислим допустимую телефонную нагрузку в одном секторе каждой соты:



Найдем число абонентов, обслуживаемых одной БС:

О
пределим число БС, необходимых для обслуживания заданного количества абонентов:

В
ычислим радиус одной соты:

Найдем ту долю мощности передатчика БС, дБм, которая приходится на одного абонента:

,.

Расчет нагрузки

Табл.6

Параметры, используемые при вычислении коэффициента нагрузки

	Содержание параметра	Рекомендуемые значения
N	Число пользователей на ячейку
υJ	Коэффициент активного пользователя на физическом уровне	0.67 – для речи, предполагаемая 50% - ная речевая активность и дополнительные затраты на режим прерывистой речи DTX; 1.0 – для передачи данных
W	Скорость манипуляции	3.84 Мчип/c
RJ	Битовая скорость j – того пользователя	зависит от вида услуги
i	Отношение уровня помех от другой ячейки к уровню помех в собственной ячейке на входе приемника базовой станции	0.4 – 0.9 в зависимости от условий 0.55 – для макросоты
α	Коэффициент ортогональности кода j – того канала (абонента) зависит от многолучевности в канале	0.6 – для соединения с подвижным средством; 0.9 – для соединения с пешеходом
iJ	Отношение мощности излучения БС соседних ячеек к мощности излучения БС собственной ячейки на входе приемника j – того абонента	среднее значение i= 0.55 – для макросоты

---

Ключевым этапом при оценке зоны покрытия соты является определение объема поддерживаемого трафика в ней. В качестве количественного показателя загрузки сети (соты) может быть использован коэффициент нагрузки, который для низходящего канала имеет вид:
Введём параметры в расчётную систему все необходимые параметры:
Рассчитаем коэффициент нагрузки:



При увеличении коэффициента нагрузки суммарная скорость передачи данных в канале от нескольких абонентских терминалов увеличивается, а следовательно, сеть начинает реализовывать свою потенциальную нагрузочную емкость, которая характеризуется максимальной скоростью передачи данных в канале.

Расчет потерь в уровне сигнала при его распространении

Расчет потерь в уровне сигнала при его распространении будет рассчитываться на основе дифракционной аналитической модели напряженности поля сигнала. Дифракционная аналитическая модель разработана специально для расчета затуханий на трассах систем подвижной связи в городских и пригородных зонах. В отличие от рекомендованной статистической модели Окумура – Хата дифракционная модель позволяет вести расчеты в более широком диапазоне частот, до 2000…2600 МГц, при удалении абонентской станции от базовой станции от сотен метров до единиц километров и для разных возвышений установки антенны БС. В первую очередь модель предназначена для расчета затуханий на закрытых трассах, когда сигнал, приходящий на АС, получается как результат сложной интерференции множества отраженных сигналов. Можно сказать, что дифракционная модель позволяет рассчитывать усредненные значения сигнала в точке приема в зависимости от характеристик городского рельефа.

Исходными величинами для расчета затуханий на трассе являются :

• 
  f = 2600 МГц – рабочая частота;
  
• 
  λ = 0.12 м – длина волны;
  
• 
  R = 600 м – расстояние между АС и БС;
  
• 
  w= 30м – средняя ширина улиц;
  
• 
  d = 60 м – среднее расстояние между улицами;
  
• 
  h = 25(м) – средняя высота зданий;
  
• 
  w_h= d – w = 60– 30 = 30 – ширина застройки;
  
• 
  Δh_b = 15 м высота подвеса антенны БС относительно средней высоты зданий;
  
• 
  Δh_m = 22.5 м – среднее «погружение» АС относительно высоты окружающих зданий.
  

---

Рис.3. Трасса радиосвязи

Высоту зданий можно оценивать по числу этажей, полагая для типовых зданий 3 м на этаж. Тогда высота четырехэтажного дома составляет 12 м. Если считать, что абонентская станция находится на высоте 1,5 м над землей, то для улиц, застроенных четырехэтажными зданиями, Δh_m=10,5м. Для двенадцатиэтажной застройки Δh_m=34,5 м. Ширина улицw и расстояние между улицамиdдовольно сильно отличаются в разных городских районах.

Суммарные потери на трассе слагаются из трех компонентов:

W_Tp=W₀ + W_rd+W_md, (1)

гдеW₀– затухание при распространении в свободном пространстве;
W_rd– затухание при дифракции от крыши ближайшего к АС здания;
W_md– затухание от множественной дифракции плоских волн, вызванной рядами зданий на трассе.

Механизм двух первых процессов хорошо известен, и величиныW₀ иW_rd можно сравнительно просто описать аналитически. Так, потери, связанные с распространением сферической волны в свободном пространстве зависят от длины волны λ и расстояния R.

, дБ (2)

Дифракцию от крыш к проезжей части улицы можно представить с помощью цилиндрических волн, излучаемых от краев крыши здания.

ВеличинуW_rd определяют на основе геометрической теории дифракции:

, (3)

где - угол падения дифрагирующего луча;

x = 20 – расстояние от АС до стенки левого дома (0<x<w);

….. расстояние от АСдо крыши левого дома.

В выражение (10) добавлен множитель 1/2, что позволяет учесть сложение волн, возникших вследствие дифракции на крыше левого здания, с другими приходящими волнами, в том числе в результате рассеяния на противоположной стене.

---

Более сложным является расчет затухания, вызванного дифракцией волн на сложном экране в виде рядов зданий:

, (4)

где Q_m– сложная функция, зависящая от числа экранов m (домов,

находящихся между БС и АС), высоты подвеса антенны БС Δh_b, среднего расстояния между улицами d и длины волны λ. Общее выражение дляQ_m существенно упрощается для трех интересных для практики случаев вариантов подвеса антенны БС:

1. Антенна БС находится непосредственно на уровне крыш зданий



Рис.4. Вариант трассы радиосвязи

Этот случай характерен для районов, застроенных однотипными зданиями равной высоты. При расположении антенны БС на уровне крыш зданий
Δh_b = 0. ОпределяемR= M*d. При этих условиях

, (5)

Получаем следующее выражение для затухания на трассе:

---

, дБ (6)

В выражении (13) в первое слагаемое для W₀, который находится по формуле (8), введен поправочный коэффициент , учитывающий изменение структуры основного лепестка излучения антенны.

Таким образом, затухание возрастает как четвертая степень расстояния и как третья степень частоты.

2. Антенна БС приподнята над крышами зданий (рис.5).



Рис.5. Вариант трассы радиосвязи

В том случае, когда антенна приподнята хотя бы на несколько метров от уровня крыш выражение для Q_M аппроксимируют формулой

, (7)

Затухание на трассе рассчитывают по формуле (2.15):

( 15), дБ

Как следует из (14), затухание приближенно возрастает как четвертая степень расстояния и как вторая степень частоты.

3. Антенна БС расположена ниже крыши дома (Δh_b< 0 ). Это характерный случай расположения антенны БС в микросоте, когда антенну закрепляют на стене здания (рис. 6).

---