Файл: московский технический университет связи и информатики.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Решение задач

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 07.12.2023

Просмотров: 468

Скачиваний: 16

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.


МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ»

(МТУСИ)

Задание 1

По дисциплине

Сети и системы мобильной связи

Москва 2023

Задача 1

Рассчитать и построить диаграммы уровней (ДУ) в соте (для направления вверх и вниз) системы мобильной связи (СМС) и определить графоаналитическим способом (т.е. с помощью построенных ДУ) оптимальные энергетические параметры (ЭПопт) радиооборудования абонентской станции (АС) и базовой станции (БС) на основе простого технического критерия (ПТК).

Таблица 1. Исходные данные
диапазон рабочих частот
2,6 ГГц



мощность передатчика БС

15 Вт



радиус соты
1 км



дополнительные потери в ТР
45 дБ



тип территории обслуживания (ТО):

“Большой город” (БГ)



высота антенны БС

40 м



потери в АФТ БС

0,5 дБ



мощность передатчика АС

0,25 Вт



скорость передачи в КСв↓

1000 Мбит/с



скорость передачи в КСв↑

500 Мбит/с



вид модуляции в КСв↓

64-КАМ



вид модуляции КСв↑
16-КАМ



скорость помехоустойчивого кодирования в КСв↓

3/4



скорость помехоустойчивого кодирования в КСв↑

1/2



коэффициент шума приемника БС
2 дБ



коэффициент шума приемника АС

7 дБ
Алгоритм выполнения задач:

  1. подготовка поля ДУ;

  2. расчет уровней по точкам ППТ;

  3. построение ДУ;

  4. расчет параметров ПТК;

  5. отображение ПТК на ДУ;

  6. анализ выполнения ПТК;

  7. коррекция ДУ для выполнения ПТК (если необходима).

  8. формулировка выводов.
Подготовка поля ДУДиаграммы уровней пространственно привязывается к структурной схеме типового приемопередающего тракта КСв по контрольным точкам на стыках его типовых устройств. Обязательными контрольными точками являются вход и выход КСв. Типовые устройства в составе КСв: радиопередающее устройство (РПдУ), радиоприемное устройство (РПрУ), антеннофидерный тракт (АФТ): передающий АФТ(АФТпд) и приемный АФТ (АФТпр); антенна (А): передающая А (Апд) и применая А (Апр); тракт распространения (ТР). Остальные типовые устройства (электропитания, управления и пр.) на схеме типового ППТ не отображаются. Сказанное проиллюстрировано на рис. 1.1, где приведена полная структура симплексного ППТ.Рисунок 1 – Иллюстрация этапа Подготовка поля ДУРасчет уровней по точкам ППТРасчет проводится методом преобразования уровней соответствующим блоком ППТ в направлении от входа (КТ №1) к выходу (КТ №7). На входе и выходе параметры сигналов являются известными и одинаковыми; на основании рекомендации МСЭ G.703 имеем: напряжение сигнала u1=u8=u=3В; входное сопротивление=выходному сопротивлению=RΩ=50 Ом. Таким образом можно рассчитать уровень сигнала на входе и выходе ППТРасчеты p1=р8=10lg[u2/ RΩ] = 10lg (9/50) = - 7.447 (2)Уровень сигнала в КТ №2 определяется непосредственно по заданной в ИД выходной мощности передатчикаp2=10lg[Рпд(Вт)] = 10lg(15) = 11. 761 (3)где Рпд(Вт) – мощность передатчика, Вт (задана в ИД)В точках 3…7 уровни рассчитываются методом преобразования уровней по формулам:р3 = p2 - аф пд(дБ) = 11.761-0.5=11.261 (4)где аф пд(дБ) – потери в передающем АФТ, дБ;р4 = p3 + ga пд(дБ) = 11.261+60=71.261 (5)где ga пд(дБ) – коэффициент усиления передающей антенны (антенны передатчика), дБ;р5 = p4 – атр(дБ) = 71.261-185.371=-114.11 (6)где атр(дБ) – потери в ТР, дБ;р6 = p5 + ga пр(дБ)= -114.11+60= -54.11 (7)где ga пр(дБ) – коэффициент усиления приемной антенны (антенны приемника), дБ;р7 = p6 - аф пр(дБ)=-54.11-0.5= - 54.61, (8)
где аф пр(дБ) – потери в приемном АФТ, дБ.Значения параметров аф пд и аф пр , если соответствующие АФТ применяются в КСв, задаются в ИД. Если передающий АФТ или приемный АФТ или оба одновременно в КСв отсутствуют, то соответствующее значение потерь принимается равным 0.Значения показателей ga пд и ga пр задаются либо непосредственно, либо рассчитываются по заданным в ИД значениям диаметра зеркала (для параболических антенн).Параметр атр в радиорелейном и спутниковом КСв рассчитывается по общей формулеатр = асв + адоп , (9)в которой асв - потери в свободном пространстве, дБ; адоп – дополнительные потери в реальных условиях распространения, дБ (задаются в ИД).Дополнительные потери адоп задаются в ИД, а показатель асв рассчитывается по известной формулеасв = 10lg[4πd/λ] , (10)в которой d – протяженность КСв (расстояние связи), км; λ – длина волны, км.Альтернативно параметр атр в сотовом КСв может рассчитываться по формуле Хата (при радиусе соты ≥1 км) ил по формуле Уолфиша-Икегами (при радиусе соты <1 км).Построение диаграммы уровнейСначала по результатам расчета уровней определяются максимальный и минимальный уровень в ППТ и эти значения наносятся на ординату ДУ, как показано на рисунке 1, затем определяется адекватный масштаб делений вертикальной оси ДУ так, чтобы шаг был 5 или 10 дБ. После этого наносятся расчетные значения уровней во всех точках и соединяются прямыми линиями.Окончательным шагом выполнения данного этапа является визуальная проверка формы отдельных участков диаграммы уровней, величин перепадов уровней и их знаков.Рисунок 2. Визуальная проверка формы отдельных участковРасчет параметров ПТКПТК в рабочей (окончательной) форме записывается в виде соотношения
рс доп < р7 ≤ рс доп + ∆р , (11)-94.778 < -54.61 ≤ -92.578где рс доп – минимально-допустимый уровень сигнала на входе приемника, называемый также чувствительностью приемника, дБВт; ∆р – эксплуатационный запас, дБ, служащий в данных задачах коридором оптимальности (КО).Параметр рс доп рассчитывается по формулерс доп = рш + qш доп , (12)в которой рш – уровень тепловых шумов на входе приемника, дБВт; qш доп – допустимое отношение сигнал-шум (ОСШ) на входе приемника ОСШдоп, дБ.Параметр qш доп рассчитывается по формулеqш доп = qш0 + ∆qш , (13)в которой qш0 – допустимое ОСШ для идеального приема с известным видом используемой модуляции и известной допустимой вероятностью ошибки Рош доп; ∆qш – результирующий энергетический запас, учитывающий энергетические потери на помехи и энергетический выигрыш от помехоустойчивого кодирования и адаптивного эквалайзера.На Рисунке 3. приведены кривые помехоустойчивости для идеального приема при использовании модуляции видов 4-ФМ, 16-КАМ и 64-КАМ.Рисунок 3. Кривые помехоустойчивости для идеального приема для видов модуляции 4-ФМ, 16-КАМ и 64-КАМДанные кривые могут использоваться для определения значения показателя qш0. На рисунке 1 показано для примера определение qш0 при Рош доп=10-2.Параметр ∆qш либо задается в ИД либо рассчитывается по формуле∆qш = ∆ни + ∆м – (∆пк+∆аэ) , (14)в которой ∆ни – энергетические потери из-за неидеальностей ППТ (1…3) дБ; ∆м – энергетический запас на воздействие мешающих радиосигналов от других СРС (3…5 дБ); ∆пк – энергетический выигрыш от помехоустойчивого кодирования (4…8 дБ); ∆аэ - энергетический выигрыш от адаптивного эквалайзера (4…8 дБ). При этом большие значения из приведенных показателей энергетических потерь соответствуют более высоким скоростям передачи и более высокому числу уровней модуляции, а большие значения энергетических выигрышей – меньшим значениям скорости передачи и числа уровней модуляции.
Параметр рш рассчитывается по формулерш = 10lg[kб Т0 Nш ∆fпр] , (15)в которой kб =1,38∙10-23 Вт/(К∙ Гц); Т0 =300 К; Nш – коэффициент шума приемника, раз; ∆fпр – шумовая полоса приемника, Гц.Параметр ∆fпр рассчитывается по формуле∆fпр = (1,1…1,2)(1+αцс)Rств /( rпк log2M ), МГц , (16)где Rств - скорость передачи в КСв, Мбит/c;rпк – скорость помехоустойчивого кодирования;M – число уровней модуляции;αцс – коэффициент скругления.Параметр Nш рассчитывается через его значение в дБ, заданное в ИД, по формулеNш = 100,1nш(дБ) , (17)где nш (дБ) – коэффициент шума приемника, дБ.Параметр ∆р определяется из соотношения∆р = (0,1…0,2) qш доп . (18)Отображение ПТК на ДУРассчитанные значения рш, рс доп и рс доп +∆р наносятся на ДУ в точке, соответствующей входу приемника (в разных задачах точка входа приемника может иметь разные номера). Сказанное проиллюстрировано на рисунке 4.Рисунок 4 – Иллюстрация отображения ПТК на ДУАнализ выполнения ПТКЕсли значение р7 для какой-либо ДУ находится внутри КО, то это означает, что ПТК выполняется и что имеется ДУопт. Вместе с тем могут быть случаи, когда ни одна из 3 ДУ не попадает в КО (т.е. нет ДУопт) и при этом все 3 ДУ находятся либо выше КО, либо ниже. В этом случае необходимо провести процедуру коррекции ДУ, ближайшей к КО.Коррекция ДУ для выполнения ПТК На рисунке 5. приведена иллюстрация процедуры корректировки для 2 альтернативных случаев отсутствия оптимальной ДУ. На рисунке 5. показан случай отрицательной корректировки на величину ∆ - корр, когда все 3 ДУ расположены выше КО, т.е. в КСв имеется излишний энергетический запас. В данном случае целесообразно опустить нижнюю ДУ (ближайшую к КО) примерно до середины КО, тем самым уменьшив на ∆ - корр энергетический запас в КСв. Это наиболее актуально, когда величина показателя ∆ - корр значительна (5 дБ и более). При меньшей, чем 5 дБ величине ∆ - корр, коррекцию проводить практически не обязательно, т.к. теоретически КСв работоспособен.

Смотрите также файлы