Модернизация сотовой сети стандарта GSM с применением технологий GPRS и EDGE (стр. 5 из 13)
Если предположить для упрощения, что Dk одинаково для 6 интерферирующих сот или D=Dk, то (3.2) преобразуется :
, (3.3)где,
, (3.4)Для системы аналог, использующей FM, стандартный метод сотовой системы определяет отношение сигнал/шум равный 18дБ или выше, основанных на субъективных тестах. Отношение сигнал/шум равный 18дБ это измеренная величина допускаемое к голосовому качеству на сегодняшний день в приемниках сотовой системы.
Используя отношение сигнал/шум равное 18дБ (т.е. 63.1) и g =4, то (3.4) преобразуется:
, (3.5)Число сот,
, (3.6)Формула (3.6) означает, что 7-я сота конфигурации повторного использования нуждается в отношении
дБ.Полагаем, что сотовая система в целом с 395, размещенных голосовых каналов частот. Если трафик неизменный в среднем с временем разговора 120 секунд и задержкой 2%, когда сотовая система занята в течении часа.
1) Количество звонков в час в соте
2) Значение отношения
в соте с коэффициентом повторного использования равным 4, 7 и 12.Предположим, всенаправленную антенну с 6 интерференциями в первом ряду и угловой коэффициент потерь равен 40дБ/декада (g=4).
Для коэффициента повторного использования N=4, количество голосовых каналов в соте равняется:
, 
,Используя таблицу Erlang-B для 99 каналов с 2% задержки, Приложение А,
найдем трафик загрузки 87 Эрланга. Предложенная загрузка:
Эрланга,N звонков/час в соте × 120 секунд
3600 секунд = 85.26,
N звонков/часв соте = 85.26 × 30 =2558
Используя (3.3), можно вычислить значение отношения
: 
дБ.Для коэффициента повторного использования N=7, количество голосовых каналов в соте равняется:
, 
,Используя таблицу Erlang-B для 56 каналов с 2% задержки, Приложение А,
найдем трафик загрузки 45.88 Эрланга. Предложенная загрузка:
Эрланга,N звонков/час в соте × 120 секунд
3600 секунд = 44.96,
N звонков/часв соте = 44.96 × 30 =1349
Используя (3.3), можно вычислить значение отношения
: 
75=18.7дБ.Для коэффициента повторного использования N=12, количество голосовых каналов в соте равняется:
33, 
,Используя таблицу Erlang-B для 33 каналов с 2% задержки, Приложение А,
найдем трафик загрузки 24.63 Эрланга. Предложенная загрузка:
Эрланга,N звонков/час в соте × 120 секунд
3600 секунд = 24.14,
N звонков/часв соте = 24.14 × 30 = 724
Используя (3), можно вычислить значение отношения
: 
дБ.Полученные данные сведем в таблицу 3.1.
| Коэф. повторного использования | NГОЛ.КАН.в соте | Звонки в час в соте | ,дБ |
| 4 | 99 | 2558 | 14.0 |
| 7 | 56 | 1349 | 18.7 |
| 12 | 33 | 724 | 23.3 |
Таблица 3.1.
По полученным результатам, очевидно, что с увеличением номера коэффициента повторного использования частоты с N=4 до N=12, значение отношения сигнал/шум увеличилось с 14дБ до 23.3дБ, т.е. 66.4% улучшения.
Но емкость в соте для звонка уменьшилась с 2558 до 724 звонков в час, т.е. на 72% снижение.
2.4 Расчет зон обслуживания
Исходные данные для расчета
Номинальная мощность передатчика БС, Рн 25 Вт
Средняя рабочая частота, f960 МГц
Высота приемной антенны,h2 1,4 м
Требуемая напряженность поля сигнала в пункте
приема АС, ЕС 39 дБ
Рельеф местности в зоне обслуживания
Dh1 15 м
Dh2 50 м
Затухание в фильтрах и антенных разделителях, Вф 9дБ
2.4.1 Расчет дальности между базовой станцией (БС) и мобильной абонентской станцией (АС) системы подвижной радиосвязи (радиус зоны 1)
Поскольку высота передающей антенны не задана, будем задаваться различными высотами антенн, чтобы определить радиус обслуживания с тем, чтобы выбрать подходящий вариант размещения БС с учетом местных условий. Задаемся высотами антенны БС:
h1=20, 40, 60 м.
Выбираем тип кабеля.
Кабель выбирается таким образом, чтобы его затухание на данной частоте было минимальным.
Тип кабеля: RG6 - коаксиальный кабель с двойной оплеткой
Параметры:
волновое сопротивление rф=70 Ом;
затухание a=0,2 дБ/м.
Определим затухание фидера, связанное с увеличением его длины на БС для всех высот [3].
Вф=a×lф (дб), (4.1)
где lф=20, 40, 60 м. – длина фидера.
Длина фидера выбирается из того условия, что аппаратура располагается у основания мачты антенны и принимается равной высоте антенны.
Вф=0,2×20 = 4 дБ,
Вф=0,2×40 = 8 дБ,
Вф=0,2×60 = 12 дБ,
Полученные данные занесем в таблицу 1.
Таблица 1.
| Высота передающей антенны h1, м | Затухание фидера  ,дБ |
| 20 | 4 |
| 40 | 8 |
| 60 | 12 |
Выбираем тип антенны БС.
Направленная (секторная) антенна.
Параметры:
раскрыв диаграмма направленности QЕ=60°
коэффициент усиления Dy=16дБ.
Рассчитаем поправку, которая учитывает отличие номинальной мощности передатчика от мощности 1кВт.
, (4.2)Рассчитаем поправку, учитывающую высоту приемной антенны отличную от 1,5 м.
, (4.3)Определим поправку, учитывающую рельеф местности следующим образом. График для определения поправки, учитывающей рельеф местности, приведен на рисунке 1. Чтобы определить колебание уровня местности Dh, рисуют рельеф местности и определяют колебание Dh (пример на рисунке 1.а.). Когда Dh отличается от 20 м в ту или другую сторону, следует вносить поправки, определяемые по графикам рисунка 1.б. и рисунка 1.в. Причем коэффициент Врел определим, интерполируя между графиками рисунка 4.1.б. и рисунка 4.1.в [3] для r<100км.
Рисунок 4.1. График для определения поправки, учитывающей рельеф местности.
Тогда поправки для данного случая будут равны:
ВрелDh1= - 6 дБ. ВрелDh2= 0 дБ.
Напряженность поля реально создаваемая передающей станцией БС в пункте приема АС.
Основная расчетная формула:
Е=Ес+Врн+Вф+Вh2+Врел+(a*lф)-Dy, (4.4)
Расчет ведется для всех высот передающей антенны БС и результаты расчета сводятся в таблицу 4.2.
По графику на рисунке 4.2 определяем ожидаемую дальность связи для рассчитанных напряженностей поля при различных высотах передающей антенны БС. Результаты заносим в таблицу 4.2.
Для ВрелDh1= - 6 дБ.
Е=39+16+9+0,3-6+(0,2*20)-16=46,3дБ,
Е=39+16+9+0,3-6+(0,2*40)-16=50,3дБ,
Е=39+16+9+0,3-6+(0,2*60)-16=54,3дБ.
Для ВрелDh2= 0 дБ.
Е=39+16+9+0,3-0+(0,2*20)-16=52,3дБ,
Е=39+16+9+0,3-0+(0,2*40)-16=56,3дБ,
Е=39+16+9+0,3-0+(0,2*60)-16=60,3дБ.
Таблица 4.2
Высота передающей антенны  , м | Dh1 | Dh2 | ||
| Напряженность поля E, дБ | Ожидаемая дальность связи r, км | Напряженность поля E, дБ | Ожидаемая дальность связи r, км | |
| 20 | 46,3 | 7,0 | 52,3 | 4,5 |
| 40 | 50,3 | 6,0 | 56,3 | 4,2 |
| 60 | 54,3 | 5,5 | 60,3 | 4,0 |
Рисунок 4.2 – Кривые для определения дальности связи.
Выбор высоты передающей антенны БС.
Высота антенны h1 выбирается таким образом, чтобы при лучшем варианте Dh1 и при худшем Dh2 получить оптимальную дальность связи, при условии, что расстояние между БС и АС стремится к максимальному, а затраты на кабельное оборудование незначительны.
При расчете принимаем, что оборудование БС остается у основания опоры, а длина антенного фидера lф увеличивается с ростом h1, увеличивая общее затухание фидера.
Из выше изложенных условий выбираем высоту антенны: