Разработка территориальной модели и электрической схемы блока сети сухопутной подвижной службы

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ

ФАКУЛЬТЕТ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

КАФЕДРА РАДИОСВЯЗИ, РАДИОВЕЩАНИЯ И ТЕЛЕВИДЕНЬЯ

 

 

Курсовой проект

по дисциплине «Средства подвижной связи»

на тему: «Разработка территориальной модели и электрической схемы блока сети сухопутной подвижной службы»

Вариант 6

 

 

 

Выполнила  студентка гр. ТР011                                                Е.Д. Гурецкая

Проверил                                                                                       Н.Г. Прашкович

 

 

Минск 20 14

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………3

1 Предварительный расчет  частотно-территориального планирования однородной сети........................................................................................................4

1.1 Обоснование и выбор  элементарной площадки пространственного  радиопокрытия…… .……………………………………………………………...4

1.2 Расчет территориальной модели однородной сети…………………8

1.3 Расчет интерференционных помех территориальной модели однородной сети…………………………………………………………………12

1.4 Расчет напряженности поля на границе зоны покрытии………….16

1.5 Предварительное планирование емкости однородной сети подвижной связи…………………………………………………………………18

1.6 Моделирование радиопокрытия  на электронной географической  территории………………………………………………………………….......21

2 Расчет и построение  модели блока системы подвижной связи .......

2.1 Обоснование и выбор  схемы электрической структурной  обработки сигнала передачи. ……………………………………………………………….

2.2 Обоснование выбора  порождающих полиномов сверточного  кодера……………………………………………………………………………..

2.3 Разработка модели сверточного……………………………………..

2.4 Разработка и исследование  сверточного кодера в среде  программы Electronics Workbench 5.1……………………………………………………..

Заключение. ……………………………………………………………… Литература. ……………………………………………………………..

3 Графический материал.

3.1 Схема электрическая  функциональная модели сверточного кодера в среде программы Electronics Workbench 5.12.

3.2 Временные диаграммы  в контрольных точках модели сверточного кодера в среде программы Electronic Workbench 5.12.

3.3 Цветная карта радиопокрытия  четырьмя базовыми станциями  и рисунок профиля трассы в  приделах от BS1 до R в направлении BS2.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Системы подвижной связи - это одна из наиболее динамично развивающихся областей телекоммуникации. Системы подвижной радиосвязи перешли из разряда дорогих игрушек для богатых пользователей в массовый сектор рынка.

 Преимущества СПС состоят в следующем: подвижная связь позволяет абоненту получать услуги связи в любой точке в пределах зон действия наземных или спутниковых сетей: благодаря прогрессу в технологии производства средств связи созданы малогабаритные универсальные абонентские терминалы (AT), сопрягаемые с персональным компьютером (ПК) и имеющие интерфейсы для подключения к СПС всех действующих стандартов. Сети подвижной связи созданы с целью максимального удовлетворения на современном мировом уровне потребностей абонентов в услугах связи с возможностью выхода в телефонную сеть общего пользования

Передача данных подвижному абоненту резко расширяет его возможности, поскольку, кроме телефонных, он может принимать телексные и факсимильные сообщения, различного рода графическую информацию и многое другое.

Целью данного курсового проекта является научиться разрабатывать территориальное и частотное планирование однородной сети и организовывать радиопокрытие четырьмя ячейками на электронной географической карте местности, начиная с населенного пункта Восход, так же научиться разрабатывать схему электрическую функциональную модели сверточного кодера.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ  МОДЕЛИ ЧАСТОТНО ˗     ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО  ПЛАНИРОВАНИЯ ОДНОРОДНОЙ СЕТИ

1. Обоснование и выбор элементарной площадки пространственного радиопокрытия.

 

Всю территорию разделим на элементарные площадки пространственного радиопокрытия (ЭППР), с целью обслуживания значительного количества абонентов и в связи с особенностями распространения электромагнитных волн заданного диапазона частот. Расчетами докажем, может ли одна базовая станция (BS) обслуживать всю территорию радиопокрытия. Для этого учтем, что расстояние прямой радиовидимости для BS можно определить по формуле, для гладкой сферичной поверхности Земли и с учетом атмосферной рефракции (идеализированная теоретическая модель).

                                                          (1)               Где , м − высота подвеса и мачты антенн соответственно мобильной и базовой станций. Так как радиус ЭППР – R составляет единицы – десятки километров, то можно принять, что выбирается из промежутка от 1 до 10м, а от 10 до 1200м.

 H= 4* = 4*(3,16 + 10) = 52,64 км

Затем проанализируем возможность построения сети с помощью одной BS и решим вопрос построения мачт для антенн базовых станций. Рассчитаем общее количество ячеек без учета особенностей территориального планирования

G=CK (2)  

C– размерность кластера без учета разделения на секторы;

Площадь ячейки рассчитаем по формуле

                                                                                      (3)

 где  R – радиус соты.                                                                             

 ;

                                             (4)

- площадь сети;                                                       

где G – общее количество сот.

                                                                                                     (5) 

G      

Тогда

            

    Зная, что площадь  всей обслуживаемой сети стремится  к идеализированной поверхности  – кругу, найдем максимальный радиус обслуживаемой территории.

                                               Rmax =                                                   (6) 

Rmax = ; 

Следовательно исходя из соотношения H > Rmax можно сделать вывод, что бы построить модель сети заданного стандарта с учетом плотности проживающего населения лучше использовать 42 базовые станции.

Выберем форму ЭППР. Она, в основном, определяеться формой диаграммы направленности (ДН) антенны BS в горизонтальной плоскости. В качестве элементарного излучателя можно использовать полуволновой вибратор. Его ДН в горизонтальной плоскости приближается к форме круга, в центре которого размещается излучатель. Поэтому форма ЭППР может иметь вид правильного n-угольника, который вписан в окружность с радиусом R. Самым простым решением может являться использование равномерной сетки состоящей из квадратных ячеек рисунка 1.

 

Рисунок 1 – Графическое представление квадратной формы ЭППР

Однако такая геометрическая форма являеться не идеальной. Пусть сторона квадрата R, это и радиус описанной окружности. Существует помеха от четырех соседних BS на расстоянии R. И от четырех на расстоянии . В то же время, если мобильная станция движется по направлению к границе ЭППР, было бы лучше, чтобы все смежные BS находились на равных расстояниях друг от друга, и чтобы было меньше мешающих станций. В этом случае проще определить момент, в который следует переключать мобильную станцию (MS) на обслуживание другой BS. Этот процесс получил название handover. Найдем форму ячейки, в которой достигается равное расстояние между смежными антеннами BS. Так же проведем анализ выбора формы ячейки с использованием знаний по геометрии.

При аппроксимации обслуживаемой территории с помощью ЭППР возникает перекрытие соседних ячеек на реальной территории обслуживания, так же возникает конфликт соседства в радио покрытии из-за того, что ячейки обслуживания в виде круга нельзя приблизить без появления необслуживаемой территории или накладывать ячейки друг на друга, тогда могут появиться общие территории, где проводится обслуживание несколькими BS. Можно применить плоское описание поверхности Земли 2D и посчитать за идеальную территорию обслуживания – круг, то появиться погрешность (отличие от формы круга). Погрешность при такой аппроксимации обслуживаемой территории можно рассчитать по формуле

                                             

                                                                                 (7)               

Где , м2 – площадь правильного n-угольника

, м2 – площадь круга.

Проведем расчеты

 м2

 м2

 м2

 м2

 м2

м2

 м2

Тогда

  %    

  %

  %

  %

  %

  %

Рассчитанные данные запишем в таблицу 1.

Таблица 1 − Погрешности при аппроксимации ЭППР

Площадь	Sкр,км2	S3,км2	S4,км2	S5,км2	S6,км2	S7,км2	S8,км2
Значение площади	88,24	36,23	56,18	66,72	72,97	76,68	79,4
ξ, %	0	58,9	36,25	24,35	17,27	13,06	9,97

 

Исходя из полученных параметров можно сделать вывод, что круг не позволяет построить однородную сеть без пробелов наложения, так же при построении 7–угольника и 8–угольника возникают пробелы наложения, т.е. необслуживаемые территории. Таким образом в качестве ЭППР n – угольника выберем гексагоноид (n=6), т.к. чем больше сторон у n – угольника, тем лучше осуществить процедуру хендовера, отсутствуют пробелы наложения, на границе соты существует минимальное количество мешающих базовых станций.

Рисунок 2 – Графическое представление ЭППР в виде треугольной формы в составе шестисекторной соты

2. Расчет территориальной модели однородной сети

 

Расчет и частотно-территориальное планирование однородной сети будем проводить для частотно–временного метода множественного доступа FDMA + TDMA. Высокая частотная эффективность сетей сухопутной подвижной радиосвязи достигается повторным использованием частотных, временных каналов. Для организации повторного использования каналов вначале построим территориальную модель однородной сети в зависимости от выбранной модели ЭППР и размерности кластера.

В однородной сети в качестве модели ЭППР будем использовать гексогоноид. Совокупность ближайших сот, в которых невозможно использовать одни и те же каналы частотные и временные из-за появления взаимных (соканальных, интерференционных) помех называется кластером. С – это количество сот, в которых номера каналов не повторяются. Зная ее, определим относительные координаты BS, в которых будут использоваться одни и те же частотные и временные каналы. А размерность кластера определим по формуле для сотовой структуры

С=а2+аb+b2 (8)

Из этой формулы найдём а и b подбором, т. к. а и b должны быть целыми числами. Возможно несколько сочетаний решения, поэтому привведём все возможные решения уравнения

С=

С=

Т.о. возможны два варианта когда a=2 и b=1, а так же a=1 и b=2.

Так как используется правильный n-угольник, то расстояние между центрами ближайших n-угольников, определим по формуле

Zn=2 R sin (2π/n), км (9)

где R – радиус описанной окружности.

 Z6= км;                                                         

Угол между осями используемой системы координат однородной модели и с учетом сферичной формы Земли рассчитаем по формуле

град                                                    (10)

,град                                                                     

Расстояние между параллельными прямыми линиями сетки однородной территориальной модели сети подвижной связи определим по формуле

                                                       (11)

                                        

Смещение BS, расположенных на соседних параллельных линиях сетки относительно друг друга, можно определить по формуле для сотовых сетей

                                               (12)

                                                                    

Построим территориальную модель однородной сети сухопутной подвижной связи. Начальные оси разместим под углом φ. Начальную (первую) соту разместим в центре кластера с учетом того, что построение будет периодически повторятся вокруг сот первого кластера, по правилу (а,b).