АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра телекоммуникационных систем

 

МОБИЛЬНЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ И ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

 

Программа, методические указания и задания к курсовой работе

(для бакалавров заочной формы обучения специальности

 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации)

 

          СОСТАВИТЕЛИ: Б.Б. Агатаева, В.В.Артюхин. Мобильные телекоммуникации и цифровые системы передачи. Программа, методические указания и задания к выполнению курсовой работы для           студентов специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации заочной формы обучения.

 

Данная разработка предназначена для бакалавров специальности 050719  -  «Радиотехника, электроника и телекоммуникации» заочной формы обучения.

          Программа и методические указания предназначены для помощи в организации процесса изучения теоретического курса и  для закрепления знаний, приобретенных студентами в процессе обучения.  В методических указаниях приведены темы, которые нужно изучить при прохождении данного курса, варианты заданий на курсовую работу, рассмотрены особенности, основные направления и порядок проектирования сотовой связи стандарта GSM. Приводится перечень литературы и основные формулы, необходимые для расчета зоны покрытия базовой станции. 

 

 1   Общая информация о дисциплине «Мобильные телекоммуникации и цифровые системы передачи»

 

          Дисциплина "Мобильные телекоммуникации и цифровые системы передачи" базируется на знании студентами разделов обязательных курсов: " Теория электрической связи", "Теория электрических цепей 1-2", "Основы радиотехники, электроники и телекоммуникаций 1-2", "Технологии беспроводной связи", "Теория передачи электромагнитных волн" "Технологии цифровой связи".

          Виды и объем учебных занятий по дисциплине: лекции, лабораторные занятия, практические занятия и индивидуальные занятия с преподавателем. Количество часов по видам учебных занятий приведено в таблице 1.1.

Предусмотренные программой данной дисциплины знания имеют самостоятельное значение для формирования необходимых для дальнейшей работы знаний у бакалавров по специализации "Многоканальные телекоммуникационные системы".

 

Т а б л и ц а 1.1 – Виды и объем учебных занятий

Курс

5 (Заочное обучение)

Всего часов     (4 кредита)

180

Аудиторные занятия, часов

48

Лекции, часов

26

Лабораторные работы, часов

16

Практические работы

6

Самостоятельная работа

132

Курсовая работа

1

Экзамен, семестр

10

 

 

2 Рабочая программа и общие методические указания

 

2.1 Введение

 

          Содержание и задачи дисциплины. Ее особенности и связь с другими дисциплинами. Радиальные и сотовые сети, их особенности и сопоставление. Понятие о сетях с макросотовой и микросотовой структурой. Виды станций сети: центральная, базовая, абонентская, их назначение и особенности комплектации. Диапазоны частот, выделенные для радиосистем мобильной связи. Планы частот. Понятие о территориальном планировании и кластере. Центры коммутации подвижной связи. Центры управления и обслуживания. Подключение абонента к сетям общего пользования. Особенности работы: аутентификация абонента, передача абонента БС при движении, обеспечение секретности абонента и секретности связи. Виды услуг, предоставляемых в сетях мобильной радиосвязи.

 

Вопросы для самопроверки

 

          1. На какие классы делятся сети подвижной связи их достоинства и недостатки?

2.     Какие исторические поколения развития сотовых сетей вы знаете?

3.     Для чего необходимо территориально-частотное планирование?

4.     Какие функциональные элементы сетей сотовой связи вы знаете, их

назначение и особенности?

5.     Какие виды услуг могут быть в настоящее время предоставлены в

сетях мобильной радиосвязи?

 

2.2 Применяемые методы модуляции и их эффективность

Аналоговая ФМ. Структурная схема модема. Помехозащищённость по отношению к тепловому шуму и мешающему сигналу. Цифровые методы модуляции 4ОФМ и модуляция с минимальным сдвигом 4ММС. Эффективность использования полосы частот. Спектр модулированного сигнала. Обеспечение компактности спектра. Понятие о ШПС и методах модуляции ШПС.

.

Вопросы для самопроверки

 

  1. В чем преимущества цифровых методов модуляции по сравнению с аналоговыми?

 2. В чем особенности  метода модуляции 4ОФМ?

 3. В чем особенности метода модуляции 4ММС?

4.     Для чего необходимо обеспечение компактности спектра?

         5. В чем преимущества ШПС по сравнению с узкополосным сигналом?

 

2.3 Основные характеристики радиоканала и энергетический расчет

Организация линий связи АС - БС и БС-БС. Особенности распространения сигнала в городских условиях. Быстрые и медленные замирания сигнала. Расчёт медианного значения мощности принимаемого сигнала на основании модели Окомуры. Учёт характера среды распространения. Статистическое распределение медианного значения мощности сигнала. Определение радиуса зоны уверенного приёма. Эмпирическая формула для определения медианной мощности в зависимости от протяжённости трассы. Расчёт мощности шума на входе приёмника и отношения сигнал/шум (Qш). Расчёт мощности помех от других БС, работающих на той же частоте и отношения сигнал/помеха (Qм). Статистические зависимости величин Qш и Qм. Определение отношения сигнал/шум в аналоговом канале. Определение вероятности ошибок при цифровой модуляции. Применение секторных антенн и расчёт Qм  в этом случае. Адаптивная регулировка мощности передатчика и расчёт Qм в этом случае. Влияние частотно-селективных замираний. Методы снижения этого влияния: пространственно - разнесённый приём; передача с медленными скачками частоты; эквалайзеры и др.

 

Вопросы для самопроверки

 

    1.  Какие соединительные линии могут использоваться между БС и   центральной станцией?

2.     Какой вид радиосвязи  используется между БС и ЦС?

3.     Основные преимущества и недостатки соединительных линий между

БС и центральной станцией?

4.       Для чего необходимы азимутальные сектора БС?

5.     В чем суть частотно- селективных замираний?

        6. Какие ограничения имеет метод прогнозирования Окомура?

 

          2.4 Общеевропейская система мобильной связи стандарта GSM

Структура служб в стандарте GSM. Комбинированная система организации связи МДЧР-МДВР. Построение кадра МДВР: понятие окна, кадра, мультикадра и суперкадра. Понятие о физическом и частотном канале. Понятие о логическом канале связи и логическом канале управления. Обеспечение безопасности связи в стандарте GSM. Аутентификация абонента, обеспечение секретности и пр. Функциональная схема сети связи GSM. Структура и технические параметры АС и БС. Радиооборудование и контроллер БС. Состав и работа центра коммутации подвижной связи и центра управления и обслуживания. Принципы построения систем сетевого управления. Организация радиолиний между БС и ЦС. Используемые диапазоны частот. Структурная схема РРЛ.

 

Вопросы для самопроверки

 

    1.Что входит в структуру системы мобильной связи   стандарта GSM?

2.     В чем особенность гаусовская частотная манипуляция стандарта

GSM?

         3. На чем основан  стандарт GSM и какие временные периоды входят в состав кадра ТDМА?

4.     В чем разница между физическим, частотным и логическом каналах?

5.     Каковы значения основных параметров радиоинтерфейса в системе

стандарта GSM?

6.      В чем основные различия между GSM900 и GSM1800?

         7. В чем особенности организации радиолиний между БС и ЦС?

         8. В чем особенности построения систем сетевого управления?

 

          2.5 Территориально-частотное планирование в GSM

 

Методы определения уровней сигналов и помех на входе демодулятора. Расчёт допустимого расстояния между БС с одинаковыми частотами при различных способах покрытия территории. Расчёт размерности кластера. Примеры эффективных моделей кластера. Выбор модели кластера. Методы расчёта основных параметров частотного плана. Определение максимально допустимого числа абонентов в соте. Расчёт радиуса соты и выбор энергетических параметров для БС и АС. Методы уменьшения влияния взаимных помех и влияния частотно-селлективных замираний, учёт их при расчётах. Оптимизация сети.

 

Вопросы для самопроверки

 

1.                  Какова последовательность территориально-частотного планирования GSM?

2.       На чем основан  расчет количества БС в системе GSM?

3.        На чем основан  расчет количества абонентов и энергетических

затрат в системе стандарта GSM?

4.        В чем заключается  физическая и энергетическая зависимость БС от

числа  абонентов в GSM?

5.        Какие основные  методы помехозащищенности и ЭМС

используются в GSM?

6. Чем обусловлена необходимость распределения радиочастотного спектра?

7. В чем заключается оптимизация сети?

 

2.6 Перспективы развития систем GSM

 

          Переход к сетям третьего поколения. Пакетная передача данных с помощью методов GPRS, EDGE. Технические  и нормативные особенности перехода в диапазон «корневых» частот.

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Чем ограничены возможности систем 2G и 2,5G?

2. Что составляет основу концепции построения систем 3G?

3. Для чего необходима высокоскоростная передача данных?

4. Для чего необходима повышенная помехоустойчивость передачи?

5. Что такое качество услуг передачи данных?

6. От чего зависит качество услуг передачи данных?

          7. В чем отличия технологии EDGE от GPRS?

 

2.7 Синхронная цифровая иерархия (СЦИ) ЦСП

 

Введение. Недостатки плезиохронной иерархии и ее несоответствие современным требованиям связи. Американская, европейская и японская цифровые иерархии. Синхронные цифровые иерархии SONET/SDH. Особенности синхронной иерархии. Общие принципы построения синхронных цифровых сетей (сетей синхронной цифровой иерархии). Принципы организации СЦИ. Функциональные слои и подслои СЦИ. Назначение слоев. Общая схема преобразований в СЦИ согласно рекомендациям МСЭ. Европейская схема преобразований в СЦИ согласно стандарту ETSI. Информационные структуры СЦИ, их назначение и связь информационных структур со слоями. Виды преобразований информационных структур в СЦИ: размещение, сцепка, корректирование (выравнивание) и мультиплексирование. Формирование синхронного транспортного модуля STM-1. Принципы формирования циклов в СЦИ. Форматы циклов основных информационных структур в СЦИ. Формат синхронного транспортного модуля STM-1. Синхронизация в СЦИ. Первичные и вторичные источники синхронизации. Синхротрассы. Принципы построения сети синхротрасс. Аппаратура СЦИ. Терминальные мультиплексоры и их возможности. Мультиплексоры ввода-вывода (ADM). Типы сетей, реализуемых с использованием мультиплексоров ввода-вывода.

 

2.8 Типовые каналы и тракты

 

Канал тональной частоты. Характеристики канала и их нормирование. Широкополосные каналы, их основные характеристики. Основной цифровой канал и типовые цифровые тракты, характеристики в точках стыка.

 

2.9 Проектирование цифровых каналов передачи

 

Проектирование каналов ЦСП. Нормирование допустимого коэффициента ошибок на различных участках сети связи. Проектирование каналов на однокабельных цифровых линиях передачи, ЦСП на симметричном кабеле при двухкабельной системе связи, ЦСП на коаксиальном кабеле. Характер помех, расчет допустимого расстояния между регенераторами. Расчет длины участка регенерации для ВОСП. Нормирование качества передачи по каналам и трактам ЦСП и ВОСП. Оценка возможности совместной передачи аналоговых и цифровых сигналов по парам кабельных линий. Основные рекомендации МСЭ-Т по цифровым и оптическим системам передачи. Вопросы экологии при прокладке кабеля. Технология рекультивации земель.

 

            2.10 Линейно-аппаратный цех (ЛАЦ)

 

Назначение и классификация ЛАЦ. Состав оборудования. Методика расчета количества оборудования ЛАЦ. Электропитание аппаратуры ЛАЦ, дистанционное питание. Технологии энергосбережения. Принципы технической эксплуатации оборудования ЛАЦ. Основные измерения качественных характеристик систем передачи. Служебная связь. Техника безопасности при обслуживании аппаратуры МСП с ЧРК и ЦСП. Экологический паспорт предприятия.

 

2.11   Надежность МСП и методы ее повышения

 

Основные определения надежности. Виды отказов. Параметры надежности: на­работка на отказ, вероятность безотказной работы, коэффициент готовности. Методика расчета надежности МСП. Методы повышения надежности. Резервирование. Создание облегченного режима работы элементов и узлов аппаратуры.

 

2.12  Узлы оборудования МТС

 

Требования, предъявляемые к элементам аппаратуры МСП. Узлы аналогового оборудования: дифференциальные системы, преобразователи частоты,  усилители, генераторы, электрические фильтры, ограничители амплитуд, гармонические и косинусные корректоры, выравнивающие контуры и др. Схемы, требования, особенности работы. Узлы оборудования ЦСП: АИМ- модулятор, кодер, декодер, регенератор, генераторное оборудование  и др. Схемы, требования, особенности работы.

 

  Вопросы для самоподготовки по ЦСП

 

1. Особенности плезиохронной и цифровой иерархии.

2. Структурная схема синхронно - цифровой иерархии (СЦИ).

3. Общие особенности построения сети СЦИ.

4. Виды основных мультиплексоров и область их применения.

5. Основные функциональные задачи сети СЦИ.

6. Основные тенденции развития цифровой первичной сети

7. Мультиплексоры  ввода/вывода в режиме внутреннего коммутатора и в режиме локального коммутатора (схемы).

8. Общий или проходной коммутатор высокоскоростных каналов (схема).

9. Типы топологии сети СЦИ.

10. Линейная архитектура для сетей большой протяженности (схема).

11. Принцип построения  сети СЦИ по функциональным слоям.

12. Указатели – интерфейс, трасса, система указателей, транспортирование, заголовки, виртуальный контейнер, трибы.

13. Структура цикла STM – N.

14. Функциональные модули сетей СЦИ, основные задачи .

15. Мультиплексоры СЦИ, основные функции (SMUX).

16. Концентраторы СЦИ (ХАБ). Структурная схема хаба. Концентраторы в звездной структуре (схема).

17. Коммутатор DXC. Коммутатор SDXC. Функции выполняемые коммутатором.

18. Методы кросс – коммутации и взаимодействие сетей СЦИ. Трибные порты (схема).

19. Коммутатор 1641SX. Конфигурации сети (шлюз, типа «звезда»,- схемы).

20. Методы защиты синхронных потоков. Примеры архитектуры сети СЦИ.

21. Аппаратная реализация функциональных блоков СЦИ.

22. Мультиплексор СТМ-1, СТМ-4  структурные схемы. Мультиплексор SMA-4, основные блоки и в качестве каких мультиплексоров может быть сконфигурирован?

23. Технические характеристики оборудования СЦИ.

24. Процессы загрузки и выгрузки цифрового тракта.

25. Формирование СТМ-1 из нагрузки потока Е1.

26. Плавающие и фиксированные биты стаффинга.

27. Допустимые значения вариации скорости загружаемого потока и различные типы контейнеров.

28. Назначение указателей. Механизм организации прямого доступа к нагрузке.

29. Методы контроля четности и определения ошибок в системе СЦИ.

30. Функциональные задачи и модули сетей СЦИ. Методы защиты синхронных потоков.

31. Пути реализации мультиплексоров СТМ-4/16.

 

Методические указания

          Курс «Мобильные телекоммуникации и цифровые системы передачи» является предметом вузовского компонента для студентов высших учебных заведений и включен в учебный план в качестве специальной дисциплины и предназначен для обучения студентов принципам организации подвижной радиосвязи (СПР), изучения особенностей каналов, их отличие от стандартных каналов ТЧ в системах радиосвязи с радиальной структурой. Цель курса -  научить методам расчёта основных параметров частотного плана; энергетических параметров аппаратуры; ёмкости сотовой сети, а также методам проектирования сотовой системы подвижной радиосвязи (СПР) с использованием типовой аппаратуры. В результате изучения дисциплины студент должен:

- иметь представление о тенденциях развития подвижной радиосвязи, о закономерностях, определяющих связь между показателями качества каналов, энергетическими параметрами системы, показателями эффективного использования полос частот и мощности, экономическими показателями систем и сетей связи с подвижными объектами;

            - знать общие принципы построения сетей и систем подвижной радиосвязи; основные параметры радиоканалов и методы определения этих параметров; основные методы расчёта энергетических параметров систем и технических параметров сетей; назначение и функциональные схемы центров подвижной радиосвязи, структурные схемы центральных базовых и абонентских станций и схемы аппаратуры станций; принципы построения системы сетевого управления; способы многостанционного доступа и области их применения; технические параметры стандартов систем подвижной радиосвязи, методы территориально-частотного планирования; методы измерения основных характеристик каналов, устройств и систем;

         - уметь рассчитывать медианное отношение сигнал-шум и сигнал-помеха на входе приёмных станций и статистические параметры для этих отношений; рассчитывать и выбирать основные энергетические параметры аппаратуры: радиус ячейки, ЭИИМ, чувствительность приёмника и т.п., исходя из существующих норм на качество канала и реальных параметров трассы; разрабатывать частотно-территориальный план при заданных стандартах СПР для заданной местности; оптимизировать архитектуру сети подвижной радиосвязи по комплексным критериям эффективности;

         - знать общие принципы построения синхронных цифровых сетей; виды преобразований информационных структур в СЦИ; типы сетей, реализуемых с использованием мультиплексоров ввода-вывода; характеристики каналов и их нормирование; требования, предъявляемые к элементам аппаратуры МСП;

        -  уметь оценить возможности совместной передачи аналоговых и цифровых сигналов по парам кабельных линий; проектировать каналы ЦСП.

 

3 Перечень тем лабораторных занятий

 

3.1 Исследование характеристик ВЧ канала МСП с ЧРК.- 2 ч.

3.2 Дискретизация и восстановление аналогового сигнала.- 2 ч.

3.3 Временное разделение уплотненных АИМ.- 2 ч.

3.4 Переходные помехи в ВРК-АИМ.- 2 ч.

3.5 Исследование кодера системы ИКМ и его основных узлов.-2 ч.

3.6 Исследование ИКМ-декодера и ИКМ-канала.-2 ч.

3.7 Исследование кодера и декодера компандированной системы ИКМ.- 4 ч.

 

4 Перечень тем практических занятий

 

4.1 Расчет собственных шумов линейных трактов и усилителей.-2 ч.

4.2 Расчет линейных переходов между каналами параллельных цепей.-2 ч.

4.3 Расчет тракта передачи с применением компандерных устройств. -2 ч.

 

5 Курсовая работа

 

5.1 Общие положения курсовой работы

 

Курсовая работа по дисциплине «Мобильные телекоммуникации и цифровые системы передачи» выполняется на заключительном этапе изучения курса и ставит следующие цели:

- систематизация и расширение теоретических и практических знаний по курсу;

- овладение методикой исследования и навыками самостоятельной работы при решении инженерной задачи;

- овладение навыками работы с технической литературой;

- развитие умения использовать вычислительную технику при выполнении расчетов.

В ходе выполнения курсовой работы следует познакомиться с основами расчета линии связи в сотовых системах стандарта GSM.

Цель выполнения курсовой работы – закрепление теоретических знаний и получение навыков по  расчету основных параметров сетей связи стандарта GSM.

Курсовая работа оформляется в виде пояснительной записки, со всеми необходимыми расчетами, схемами и графиками.

Курсовая работа завершается её защитой.

 

5.2 Тематика курсовых работ

 

Курсовая работа по теме «Расчет зоны покрытия базовой станции стандарта GSM-900» выполняется в соответствии с методическими указаниями. Время, необходимое для выполнения курсовой работы, составляет примерно 24 часа.

При выполнении курсовой работы требуется определить зону покрытия трехсекторной БС GSM-900, расположенной в соответствии с заданием, используя модель предсказания Окумура и Хата.

Исходные данные для расчета:

а) ориентировочные координаты местоположения БС выбираются на карте г. Алматы по последней цифре зачетной книжки из таблицы 5.2.1;

б) высота антенны  БС DhБС выбирается по предпоследней цифре зачетной книжки из таблицы 5.2.2;

в)   требуемые стандартные значения параметров БС и МС можно выбрать из таблицы 5.2.3;

г) рельеф местности в зоне обслуживания Dh системы подвижной радиосвязи определяется по карте местности с учетом расположения 3-х секторной антенны К730380 в месте расположения БС;

 

         Т а б л и ц а 4.2.1-  Координаты местоположения БС

Последняя цифра зач. книжки

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Координаты

БС

55/

100

58/

100

57/

99

58/

99

52/

89

52/

90

57/

89

58/

89

55/87

54/

87

Ориентиро-вочное местоположение на карте

Айнабулак

Микро-

районы

Г.Гигант

Баганашил

 

        Т а б л и ц а 4.2.2 -  Высота антенны  БС

Предпоследняя цифра зачетной книжки

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

 

Высота антенны БС

DhБС,м

12

15

18

21

24

27

30

33

36

40

 

       Т а б л и ц а 4.2.3 - Стандартные значения параметров БС и МС

Обозначение

 

Наименование и единица измерения

Значение

РПРД БС

Мощность передатчика БС, дБВт

13

GПРД БС

К-т усиления передающей антенны БС , дБ

18

fПРД БС

Полоса рабочих частот передачи БС, МГц

935-960

РПРМ БС

Чувствительность приемника БС, дБВт

-138

GПРМ БС

К-т усиления приемной антенны БС , дБ

18

fПРМ БС

Полоса рабочих частот приема БС, МГц

890-915

РПРД МС

Мощность передатчика МС, дБВт

-3

GПРД МС

К-т усиления передающей антенны МС , дБ

0

fПРД МС

Полоса рабочих частот передачи МС, МГц

890-915

РПРМ МС

Чувствительность приемника МС, дБВт

-138

GПРМ МС

К-т усиления приемной антенны МС , дБ

0

fПРМ МС

Полоса рабочих частот приема МС, МГц

935-960

 

д)   коэффициент согласования антенны с радиосигналом по поляризации  принимается равным ξС = 0,9;

е)   КПД передающего и приемного фидеров принимается равным ηФПРД =  ηФПРМ = 0,95;

ж)  усиление передающей и приемной антенн ЦС и АС Gу выбирается из таблицы 5.2.3.

 

6 Методические указания по выполнению курсовой работы

 

6.1 Определение зоны покрытия трехсекторной БС с помощью модели предсказания Окумура и Хата. Учет потерь при распространении радиоволн.

 

Данный пункт является одним из наиболее сложных этапов территориального планирования сети. Основу территориального планирования составляет энергетический расчет, в процессе которого определяется архитектура сети и ее пространственные координаты с учетом качества обслуживания и информационной нагрузки. Заданное качество принятого сигнала определяется чувствительностью приемника. В общем виде уравнение передачи может быть представлено как

 

                                        (1)

 

где РПРС – мощность радиосигнала на входе приемника;

 РПРД – мощность передатчика;

ηФПРД, ηФПРС – КПД передающего и приемного фидеров;

 GАПРД, GАПРС – коэффициенты усиления передающей и приемной антенн;

 ξП, ξС – коэффициенты согласования антенн с радиосигналом по поляризации;

 WΣ – суммарное затухание радиоволн на трассе.

Значение мощности радиосигнала на входе приемника удобно выражать в децибелах относительно ватта. При этом уравнение (1) принимает вид

 

     (2)

 

В случае, если на трассе распространения радиоволн отсутствуют объекты, поглощающие или отражающие радиоволны, то есть для свободного пространства, мощность радиосигнала на входе приемника, мощность передатчика и расстояние R между корреспондентами связаны формулой

 

                        .                           (3)

 

Однако наличие различных неровностей земли и препятствий на пути распространения сигнала делают расчет потерь при распространении намного сложнее. На распространение радиоволн существенное влияние оказывает положение антенны. Кроме этого, принято определять типы поверхности земли в соответствии с классификацией, так как величина затухания сигнала меняется в зависимости от вида объектов, находящихся на пути распространения радиоволн. При этом, участки с очень малым числом препятствий, таких как деревья или строения принято считать открытой местностью. Участки с одноэтажными домами, небольшими строениями, парковые зоны принято считать пригородной зоной. Участки, плотно застроенные многоэтажными домами и высотными зданиями, принято считать городскими районами.

Очевидно, что уровень сигнала заметно флуктуирует из-за изменения высоты зданий, ширины улиц, характера местности, поэтому существует достаточно большое количество статистических моделей предсказания потерь при распространении сигналов для различных типов местности. Наиболее известной и используемой является модель предсказания Окумура и Хата, которая приводится в таблице 6.1.1.

 

        Т а б л и ц а 6.1.1 - Значения затухания радиоволн

Тип местности

Значения затухания радиоволн

Сельская (открытая) местность

Пригородные зоны

Городские районы

 

        - потери распространения для открытой местности, дБ;

        - потери распространения для ровной местности, дБ;

       - потери распространения для городской местности, дБ;

- расстояние между МС и БС, км;

     - частота связи, МГц;  - эффективная высота антенн МС и БС.

 

6.2 Определение поправки, учитывающей рельеф местности


 

Рисунок 6.1 - График для определения поправки, учитывающей рельеф местности

 

Определяем Wрел - поправку, учитывающую рельеф местности следующим образом. График для определения поправки, учитывающей рельеф местности, приведен на рисунке 6.1. Чтобы определить колебание уровня местности Dh, рисуют рельеф местности и определяют колебание Dh (пример на рисунке 6.1а). Когда Dh отличается от 50 м в ту или другую сторону, следует вносить поправки, определяемые по графикам рисунка 6.1б и рисунка 6.1в. Коэффициент Wрел определяем, интерполируя между графиками рисунка 6.1б и рисунка 6.1в для r<100 км.

Для примера определим поправку, учитывающую рельеф местности при Dh=20 м, Wрел =  -6  дБ.

Суммарное затухание радиоволн на трассе складывается из потерь распространения для соответствующего типа местности и поправки, учитывающей рельеф

                                             .                                         (4)

 

          6.3 Оформление результатов расчетов

          

           После определения на карте местоположения БС, направления секторов, типа поверхности земли, поправок на рельеф, потери распространения, ожидаемые расстояния для линии вниз (между БС и МС)  и линии вверх (между МС и БС) заносятся в таблицу. Кроме этого, в пояснительной записке необходимо привести распечатку участка карты с указанием на ней полученных результатов.

 

         Т а б л и ц а 6.3.1 – Результаты расчетов

Направление сектора БС относительно СП, град.

Потери при распространении, W, дБ.

Ожидаемое расстояние между БС и МС, км.

Ожидаемое расстояние между МС и БС, км.

Сектор А - 0º

 

 

 

Сектор В - 120º

 

 

 

Сектор С - 240º

 

 

 

 

 

6.4 Определение зоны покрытия трехсекторной БС на основе

модели  детерминированного расчета

 

Выбор местоположения БС, определение основных параметров передающей аппаратуры, ориентация антенн после построения сети проходят периодическую проверку на наличие провалов в пространственном распределении уровня поля по причине затенения в зоне обслуживания (рисунок 6.2). В связи с этим, предлагается провести проверку выполненного ранее расчета, применив при этом одну из наиболее подходящих моделей детерминированного расчета для городских условий.

Главным преимуществом, в данном случае является возможность перевода методического аппарата из области статистических исследований в область детерминированных расчетов, которые основаны на учете двух факторов. Первый – это влияние препятствий на трассе распространения сигнала и второй – влияние местных условий. Если ограничиться энергетической моделью канала передачи в радиолинии, то характер флуктуаций амплитуды сигнала в зоне будет определяться тремя основными параметрами: медианным значением уровня поля, среднеквадратичным отклонением его флуктуаций и параметром, характеризующим наличие или отсутствие прямой видимости между антеннами.

 

Рисунок 6.2 -  Обобщенная трасса радиосвязи

 

          Для определения медианного значения уровня сигнала можно использовать известные методики расчета затухания сигнала в радиолинии УКВ диапазона прямой видимости. Среднеквадратичное отклонение флуктуаций уровня поля относительно его медианного значения определяется в соответствии с классификацией типа подстилающей поверхности. Для определения третьего параметра требуется восстановление профиля трассы. В общем случае, затухание на трассе в городских условиях без учета поправки на рельеф будет складываться из трех составляющих

 

                                                                                  (5)

       где  - затухание в свободном пространстве;

        - затухание, учитывающее среднеквадратичное отклонение уровня поля из-за многолучевости;

          - затухание, учитывающее наличие или отсутствие прямой видимости между антеннами.

         В зависимости от места расположения антенн БС может быть предложен один из следующих вариантов расчета (рисунки 6.3- 6.5).

                 

Рисунок 6.3 -  Вариант трассы радиосвязи № 1

 

         Для варианта трассы радиосвязи № 1

.

.      (6)

 

Рисунок 6.4 -  Вариант трассы радиосвязи  № 2

 

 

Для варианта трассы радиосвязи № 2

.

.       (7)

Рисунок 6.5  -  Вариант трассы радиосвязи № 3

 

          Для варианта трассы радиосвязи № 3

              ,          (8)

           где .

Суммарное затухание радиоволн на трассе с учетом поправки на  рельеф

                                                    .                                           (9)

 

          Полученные результаты сводят в таблицу, как и в пункте 6.3 настоящих методических указаний.

 

        

 

 

 

          6.5 Сравнение полученных результатов

 

В распечатке карты участка зоны выбранной БС необходимо привести графические изображения, соответствующие зонам покрытия, определенным по обоим вариантам.

В заключение необходимо рассмотреть вопросы о том, насколько соответствуют результаты  расчётов по определению дальности связи  между БС и МС. Как соотносятся полученные данные существующим нормам. Указать возможность  и целесообразность увеличения зоны обслуживания.

 
 
7 Порядок защиты курсовой работы  

 

Курсовая работа, полностью законченная и оформленная, сдается на проверку руководителю за 2-4 дня до защиты. Курсовая работа возвращается студенту после проверки с письменными замечаниями преподавателя и указанием о допуске к защите. Если курсовая работа выполнена в соответствии с техническим заданием и требованиями к оформлению, если принятые решения работоспособны и целесообразны, а расчеты верны и выявленные при проверке незначительные неточности и недоработки легко могут быть исправлены при подготовке к защите. Если выявлены грубые ошибки, то студент к защите не допускается и ему предлагается доработать или переработать работу.

К защите представляются полностью законченная и оформленная курсовая работа с замечаниями преподавателя и с исправлениями, если в этом возникла необходимость. На титульном листе должна быть виза руководителя о допуске к защите.

Защита состоит из краткого доклада студента (5-7 мин) о поставленной перед ним задаче, полученных результатах, их анализа и выводов. Затем студент отвечает по тематике выполненной работы на вопросы комиссии, состоя­щей из двух человек, одним из которых является преподаватель-ру­ководитель проектирования защищающегося студента. После защиты комиссия выносит решение об оценке курсовой работы и объявляет ее студенту.

 

Список литературы

 

1.  В.Ю. Бабков, М.А. Вознюк, В.И. Дмитриев. Системы мобильной связи / СПб ГУТ. – СПб,1999. – 330с.     

2. Карташевский В.Г. и др.  Сети подвижной связи. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001.

3.   Андрианов В.И., Соколов А.В. Сотовые, пейджинговые и спутниковые средства связи. – СПб.: БХВ Петербург Арлит, 2001.

4.   Ратынский М.В.   Основы сотовой связи / Под ред. Д.Е. Зимина. - М.: Радио и связь, 2000.

5.   Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. – М.: Радио и связь, 1999.

6.   Мясковский Г.М. Системы производственной радиосвязи: Справочник. - М.: Связь, 1980.

7.   Коньшин С.В. Транкинговые радиосистемы: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2000.

8.   Коньшин С.В., Сабдыкеева Г.Г. Теоретические основы систем связи с подвижными объектами: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2002.

          9. Коньшин С.В. Подвижные телекоммуникационные радиосистемы: Учебное пособие. - Алматы: АИЭС, 2003.

         10.Коньшин С.В., Ким Д.О. Системы подвижной радиосвязи. Методические  указания к лабораторным работам для студентов очной и заочной форм обучения специальностей: 380200-Многоканальные телекоммуникационные   системы, 380300-Радиотехника,    380500-Радиосвязь,    радиовещание    и    телевидение, 380700-Системы    и    средства    подвижной    связи,    380900-Радиосвязь    и радионавигация. - Алматы: АИЭС, 2004.

    11. Многоканальные системы передачи: Учебник/ В.И. Кириллов. – М.: Новое поколение, 2002. – 751 с.

   12. Многоканальные системы передачи: Учебник для вузов/ Н.Н. Баева, В.Н. Гордиенко, С.А. Курицын и др. Под ред. Н.Н. Баевой и В.Н. Гордиенко. – М.: Радио и связь, 1997.

   13. Иванов В.И., Гордиенко В.Н. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов/ Под ред. В.И. Иванова. – 2-е изд. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. – 232 с.

   14. Гаранин М.В. и др. Системы и сети передачи информации: Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 2001. – 336 с.

         15. Проектирование и техническая эксплуатация систем передачи: Учебное пособие для вузов/ В.В. Крухмалев, В.Н. Гордиенко, В.И. Иванов и др./ Под ред. В.Н.Гордиенко и В.В. Крухмалева. – М.: Радио и связь, 1996.

         16. Агатаева б.б. Көпарналы тарату жүйелелері  техникасы мен теориясы (орысша-қазақша терминологиялық сөздік). Алматы:«Ғылым», 2004–160 б.

         17. Омаров А.Т. Многоканальные системы связи – Методические  указания к выполнению семестровых работ (РГР). – Алматы: АИЭС,2003.

 

Содержание

 

1 Общая информация о дисциплине «Мобильные телекоммуникации и цифровые системы передачи»

2 Рабочая программа и общие методические указания

3 Перечень тем лабораторных занятий

4 Перечень тем практических занятий

5 Курсовая работа

6 Методические указания по выполнению курсовой работы

7 Порядок защиты курсовой работы

Список литературы