Основные теоретические сведения

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. »

Кафедра «Радиоэлектроника и телекоммуникации» (РТ)

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

«Уровни сигналов в радиоканалах систем мобильной связи»

по дисциплине

«Оборудование систем мобильной связи»

Вариант 16

Выполнил: Студент 3 курса Факультет ИнЭТиП Специальность бИКТСипу-31 Шифр 182902 Стадникова Татьяна Юрьевна Проверил: Подсумков М. А.

Саратов 2021

Основные теоретические сведения

Одной из важнейших характеристик распространения радиосигнала является его затухание в канале связи. Затухание L определяется как отношение передаваемой мощности 𝑃 _t сигнала к принимаемой 𝑃 _r и выражается в дБ как положительная величина:

Отсюда выразим принимаемую мощность:

То есть, зная передаваемую мощность и затухание в децибелах можно

найти величину принимаемой мощность.

Затухание можно оценить, используя ту или иную модель распространения сигнала. Модели распространения в радиоканалах определяют зависимость затухания сигнала от расстояния между приемной и

передающей антеннами и параметров радиоканала, таких как коэффициенты усиления антенн, средняя частота используемого диапазона, высоты установки антенн, характер местности и т. д.

Простейшая модель распространения сигнала – модель свободного пространства, описываемая следующим выражением:

где 𝐺 _r и 𝐺 t – коэффициенты усиления приемной и передающей антенн, 𝜆 – длина волны, 𝑑 – расстояние между приемной и передающей антеннами.

Более удобна следующая форма записи:

если коэффициенты усиления антенн даны в децибелах, частота в мегагерцах, расстояние в километрах.

В реальных условиях распространения радиосигнала на местности величина затухания зависит от комплекса факторов, определяющих характер

распространения радиоволн. К ним относятся:

• отражение сигнала от объектов, имеющих размеры, превосходящие

длину радиоволны;

• дифракция радиоволн, для которой характерно преломление

радиосигнала на пути распространения;

• рассеивание радиосигнала, которое происходит при наличии на

местности большого числа объектов, размером меньше длины

радиоволны (например, лиственные деревья);

• эффект Доплера, имеющий место при перемещении подвижного

объекта.

Эти факторы учитываются в различных эмпирических моделях (полученных исходя из экспериментальных данных). Одна из таких моделей – модель Хаты. Согласно ей, среднее затухание радиосигнала в городских условиях рассчитывается по эмпирической формуле, дБ:

где 𝑓 = 150... 1500 МГц – частота радиосигнала;

h_t = 30... 200 м – высота передающей антенны;

h_r = 1... 10 м – высота приемной антенны;

𝑑 = 1... 20 км – расстояние между антеннами;

𝐴 (h_r) – поправочный коэффициент для высоты антенны подвижного объекта, зависящий от типа местности.

Для малых и средних городов:

Для больших городов:

Для диапазона частот 1, 5... 2 ГГц используется модель COST231–Hata, которая является модифицированным вариантом модели Хаты.

Формула для расчета среднего затухания в городе:

где С = 0 дБ для малых и средних городов;

С = 3 дБ для больших городов.

Поправочный коэффициент 𝐴 (h_r) определяется выражением

Задание на расчет

Вариант	𝑓 (МГц)	𝑃 _t(Вт)	h_t(м)	𝐺 _t(дБ)

Базовая станция (БС) сети подвижной связи излучает радиосигнал частотой 𝑓 = 1800 МГц. На вход передающей антенны БС подается сигнал мощностью 𝑃 _t = 5 Вт. Антенна базовой станции расположена на высоте h_t= 30 м и имеет коэффициент усиления 𝐺 _t = 6 дБ).

Соответствующие параметры для антенны мобильной станции (МС): h_r = 1. 5 м, 𝐺 _r = 3 дБ.

Построить зависимость затухания и уровня мощности сигнала на выходе приемной антенны МС 𝑃 _r(мВт) от расстояния 𝑑 (км) до антенны БС для следующих моделей распространения:

а) модель свободного пространства;

б) модель Хаты (𝑓 < 1500 МГц) либо COST231–Hata (𝑓 > 1500 МГц) для большого города;

в) модель Хаты (𝑓 < 1500 МГц) либо COST231–Hata (𝑓 > 1500 МГц) для малого/среднего города.

При расчетах значения d принять равными от 1до 20 км с шагом 1 км.

Решение

а). Модель свободного пространства:

б). Модель COST231–Hata (𝑓 > 1500 МГц) для большого города;

в). Модель COST231–Hata (𝑓 > 1500 МГц) для малого/среднего города.