Расчет радиопокрытия зоны обслуживания.

Как сказано выше, исходными данными для расчета должны быть:

- топографическая карта застройки, по которой определяется площадь  

зоны радиопокрытия  S_Z (рисунок 3.1);

- мощность передатчика базовой станции Р_BTS (Вт);

- пороговая чувствительность приемника Р_MSmin (дБм);

- максимальное число каналов, организуемое в базовой станции N_K;

- количество каналов на несущую N_VK;

- коэффициент усиления антенны базовой станции BТS – G_BTS;

- коэффициент усиления антенны мобильной станции MS – G_MS;

- рабочая длина волны – λ (м);

- коэффициенты затухания фидеров, соединяющих выход передатчика   

со входом антенны – α_BTS (дБ/м) и выход антенны со входом приемни-

ка - α_MS (дБ/м);

- длина фидера, соединяющего выход передатчика со входом антенны – 

ℓ_фBTS (м);

- длина фидера, соединяющего выход антенны со входом приемника – 

ℓ_фMS (м);

- допустимое отношение мощности сигнала к мощности сокональных 

помех (S/I)_доп;

- параметр распространения радиоволн – «n» характеризует закон изменения плотности потока мощности с расстоянием в зависимости от условий распространения: для однолучевой модели распространения в свободном пространстве величина n = 2; для многолучевой модели распространения в городских условиях (плотная застройка, высота антенны BTS h₁ ≤ 100 м) величина n = 4; для многолучевой модели распространения в условиях пригорода, лесных массивов, обычно 3 < n < 4.

 

Рисунок 3.1.Топографическая карта обслуживаемой территории.

 

Максимальный радиус соты рассчитывается по формуле:

 

В зависимости от условий местности (городская застройка, сельская местность, лесной массив и т.д.) должен учитываться соответствующий поправочный коэффициент. Грубо можно учитывать два момента – в условиях прямой видимости можно учитывать поправочный коэффициент 1,4, а в условиях непрямой видимости – 0,7 ÷ 0.4

Максимальная площадь макросот определяется по формуле:

 

При этом число макросот в зоне обслуживания составит:

 

                  

Коэффициент соканального повторения q = D/R_max определяется по формуле:

 

                                 

где параметр распространения радиоволн n для однолучевой модели распространения в свободном пространстве рекомендуется брать n=2; для многолучевой модели распространения в городских условиях (плотная высотная застройка) величина n ≈4; для многолучевой модели распространения в условиях пригорода, лесных массивов, величинe n рекомендуется выбирать в пределах 3 < n < 4.

Число сот в кластере (то есть порядок кластера) находится по формуле:

 

При этом число кластеров в зоне обслуживания находится следующим образом:

 

                                         

Коэффициент повторного использования частот при этом составляет:

 

                                             С = 1/N_ck

                   

3.3.Частотное планирование сети и план размещения БС

При распределении радиочастотных каналов в сотовой сети возможны два подхода [13]:

- фиксированное распределение;

- динамическое распределение.

При фиксированном распределении каналов определенное их подмножество постоянно закрепляется за определенными сотами, при этом это подмножество каналов повторно используется в сотах, разделенных между собой интервалом повторного использования. То есть каналы закрепляются в пределах кластеров и далее они повторяются от кластера к кластеру в пределах общей зоны обслуживания. Поэтому при детерминированном распределении число каналов определится следующим образом:

а) общее число каналов, выделенных всей сотовой системе в пределах кластерной зоны обслуживания, которое, в свою очередь, определится как отношение полосы частот всей системы ∆f_S (для стандарта GSM ∆f_S=25 МГц) к частотному разносу каналов f_S (f_S = 0,2 МГц): n_sysk = (∆f_S/ f_S) – 1=124 канала;

б) число каналов на одну соту (при числе сот в кластере N_ск): n_c = n_sysk/ N_ск. Кроме этого два канала должны быть выделены для системы управления (сигнализации);

в) число каналов, выделяемых для всей зоны обслуживания, состоящей из N_к: n_z = N_к · n_sysk. Данное число каналов обеспечивает выбор свободного канала при перемещении мобильной станции из подмножества каналов в соответствующих сотах и кластерах. При этом, если мобильная станция не пересекает соту обслуживания, то предполагаемая нагрузка для подмножества каналов равна произведению интенсивности новых вызовов А на среднюю продолжительность разговора ‹τ_i› (продолжительность занятости канала). Это условие остается приблизительно справедливым, если произведение средней продолжительности разговора на среднюю скорость движения мобильной станции V_MS мало по сравнению с размерами соты: ‹τ_i›‹V_MS› ≤ R_max.

При пересечении границы соты и переходе мобильной станции на новую частоту, выделяемую новой базовой станцией BTS, необходимо учитывать следующие факторы: 1)средняя продолжительность разговора ‹τ_i› в каждой соте уменьшается, так как вызов, возникший в пределах соседней соты, освобождает канал преждевременно; 2)эффективная интенсивность поступления вызовов возрастает на величину интенсивности пересечения мобильными станциями границ сот, так как вызов, поступающий в новую соту, требует для своего обслуживания канала в новой соте, точно также как и заявка на обслуживание, возникшая в пределах этой новой соты.  

Динамическое распределение каналов в сотовой системе связи предполагает, что любой канал может быть использован в любой соте обслуживания. Каналы распределяются при этом для обслуживания вызовов с учетом состояния системы на основе определенной стратегии распределения каналов, которая должна оптимизировать некоторые параметры системы с учтом ограничения на повторное использование каналов. Поиск с целью выделения канала для определенной соты в определенный момент времени включает в себя перебор всех каналов, выделенных для системы, и нахождение свободного канала, или множества каналов для MS  в данной соте. Свободными считаются все неиспользованные каналы, расположенные на расстоянии от рассматриваемой соты, меньше, чем допускается заданным отношением q = D/R. Если такой канал найти не удается, то в данной соте в этот момент времени нельзя обслуживать вызов. Поиск канала может осуществляться некоторым регулярным образом среди всех выделенных каналов или по случайному закону. Если в наличии оказывается более одного канала, то выбор канала должен быть сделан  в соответствии с некоторой стратегией оптимизации. Эта стратегия может быть основана на таких критериях, как порядок поиска, взвешенное расстояние до остальных сот, использующих тот же самый канал при минимальном отношении D/R или даже на случайном выборе. В настоящее время в стандарте GSM из центра коммутации реализуется автоматический выбор с использованием динамического распределения каналов.