Помехи в каналах сотовой связи
На работу систем мобильной связи в дециметровом диапазоне длин волн, который используют практически все существующие системы сотовой связи, оказывают влияние различные помехи естественного и искусственного происхождения.
Основными помехами естественного происхождения являются шумы приемника, атмосферные шумы, образующиеся электрическими разрядами во время гроз. Кроме того, мешающее воздействие могут создавать статическое электричество, космические и солнечные шумы.
Обычно при анализе и синтезе систем связи эти помехи рассматриваются как аддитивный белый гауссовский шум (АБГШ). Модель канала с аддитивным шумом показана на рис. 6.7 (параметр а характеризует затухание сигнала в канале).
|
|
| s(t) |
| r(t)=as(f)+n(t) |
Рисунок6.7 -Канал с аддитивным шумом
Для густонаселенных регионов весьма характерна значительная интенсивность помех искусственной природы, источниками которых служат:
• электротранспорт и системы зажигания автомобилей;
• промышленные электроустановки;
• радиоэлектронные средства различного назначения (в частности, можно упомянуть радиосистему ближней навигации, полоса частот которой частично перекрывает диапазон сотовой системы стандарта GSM).
Особо следует отметить внутрисистемные (со-канальные) помехи, обусловленные одновременной работой в одной полосе частот нескольких станций (например, абоненты, работающие на одной частоте в соседних кластерах, или базовые станции соседних сот сети IS-95).
|
|
|
Серьезные проблемы, возникающие при построении систем мобильной радиосвязи, связаны не только с воздействием отмеченных помех, но и со специфическими условиями функционирования СМР:
• зоной действия СМР являются, в основном, города и пригороды с различными плотностью и характером застройки, интенсивностью движения транспорта, типом подстилающей поверхности;
• мобильная станция, как правило, находится вне прямой радиовидимости базовой станции;
• сигнал в точку приема поступает в результате многолучевого распространения, т.е. переотражения от многочисленных препятствий (здания, деревья, подстилающая поверхность);
• движение мобильной станции приводит к появлению доп- леровского сдвига частоты.
Следствиями отмеченных факторов являются более резкое по сравнению со свободным пространством затухание сигналов в зависимости от расстояния, а также значительные перепады принимаемой мощности за счет изменения многолучевой интерференционной картины при перемещении абонентского терминала -замирания сигналов.
В системах мобильной связи расчет их помехоустойчивости в многом основан на моделях ослабления сигналов, использующих большой объем одновременно аналитических и экспериментальных данных. Экспериментальный подход основан на использовании графиков и аналитических выражений, описывающих данные предварительных измерений. Преимущество этого подхода состоит в учете большинства факторов, влияющих на распространение радиоволн. Иногда в задачах мобильной связи используются классические модели радиолиний, которые позволяют моделировать в крупном масштабе линии связи. Например, двухлучевая модель позволила предсказать работоспособность сотовых систем до их появления. Ниже представлены некоторые модели радиолиний.
|
|
|
Радиолинии в мобильной связи часто проходят по неровным местностям. В этом случае следует учитывать реальный профиль трассы. Трасса может изменяться от гладкой до сильно пересеченной местности. Также следует учесть наличие зданий, деревьев и других препятствий при связи в условиях города. Негладкие трассы рассчитываются разными методами. Существующие методики расчета поля и соответствующие алгоритмы в реальных условиях связи сильно отличаются по подходу, сложности и точности. Большинство основано на использовании экспериментальных данных для обслуживаемого района.
|
|
|
Метод Окамуры (Okumura)
Этот метод является одним из широко используемых методов для расчета
радиолиний в условиях города. Он пригоден для частот 150 – 2000 МГц (хотя может быть экстраполирован до 3000 МГц) и расстояний от 1 до 100 км.
Данный метод может быть использован, если эффективная высота подвеса базовой антенны составляет от 30 до 1000 м.
Модель Окамуры полностью построена на экспериментальных данных. Графики, полученные Окамуры, можно экстраполировать. Модель Окамуры наиболее простая и достаточно точная для расчета потерь в сотовых системах связи и мобильной связи:
где L50 – средняя величина потерь;
LF – потери в свободном пространстве;
Ama – усредненное дополнительное ослабление, обусловленное влиянием земной поверхности;
G(hte) –эффективное усиление передающей антенны;
G(hre) –эффективное усиление приемной антенны;
GAREA –поправочный коэффициент, взятый из графиков [2,3].
Главный недостаток модели - работа с графиками и невозможность полноценно учесть быстроизменяющиеся условия в профиле трассы. В основном рассмотренный метод используется для расчета радиолиний в урбанизированных и сверхурбанизированных районах. Разница расчетных и экспериментально измеренных напряженностей поля обычно не превышает 10 – 13 дБ.
|
|
|
Метод Окамуры-Хата
Хата (Hata) обработал экспериментальные данные Oкамуры для частот 150-1500 МГц и предложил рассчитывать потери распространения в условиях города по стандартной формуле с учетом корректирующих уравнений для иных условий. Стандартная формула для расчета средних потерь мощности в условиях города, определяющая эту методику:
где fc – частота от 150 до 1500 МГц;
hte – эффективная высота базовой антенны (от 30 до 200 м);
hre – эффективная высота мобильной антенны (от 1 до 10 м);
d – расстояние от передатчика до приемника, км;
a(hre) – корректирующий фактор для эффективной высоты мобильной антенны, который является функцией величины зоны обслуживания. Данные параметры определяются в зависимости от данного населенного пункта.
Хотя формулы Хата не позволяют учесть все специфические поправки, которые доступны в методе Окамуры, они имеют существенное практическое значение. Расчеты по формулам Хата хорошо совпадают с данными модели Окамуры для дальностей, больших 1 км.
Европейская ассоциация EVRO-COST предложила новую версию метода Хата, верную для частот до 2 ГГц. Стандартная формула для расчета средних потерь мощности в условиях города записывается следующим образом:
гдеGm = 0 дБ для городов средних и крупных размеров и Gm = 3 дБ для столиц.
Использование записанных выше выражений соответствующих методов позволяет рассчитывать различные радиоканалы в системах связи с учетом конкретных условий распространения волн. Выбор конкретной модели, описывающей распространение радиоволн, существенно зависит от частоты несущей, высоты подвеса передающей и приемной антенн, окружающего пространства.
7 Содержание отчета:
7.1 Наименование работы.
7.2 Цель работы.
7.3 Описание принципов, лежащих в основе частотно-временного и кодового разделения сигналов в системах мобильной связи.
7.4Алгоритм и методика расчета на помехоустойчивость сигналов в канале распространения сигналов.
7.5Ответы на контрольные вопросы.
8 Контрольные вопросы:
1. Описать основные методы приема, передачи и обработки сигналов в мобильных системах передачи информации.
2. Привести основные виды сигналов в мобильных наземных сетях.
3. В чем состоит принцип частотно-временного разделения сигналов?
4. В чем состоит принцип кодового разделения сигналов?
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1394; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!