- •Перелік скорочень
- •1 Загальні принципи організації мобільного радіозв'язку
- •1.1 Історія розвитку мобільного радіозв'язку
- •1.2 Основні поняття і визначення
- •1.3 Основні характеристики систем мобільного зв’язку
- •1.4 Особливості поширення радіохвиль укх діапазону
- •1.5 Класифікація систем мобільного зв'язку загального користування
- •1.6 Територіальне планування систем мобільного зв’язку
- •1.7 Методика розрахунку розмірності кластера
- •1.8 Способи розподілу каналів між базовими станціями
- •1.9 Організація управління в системах мобільного зв’язку
- •1.10 Критерії ефективності систем мобільного зв’язку
- •2 Загальна характеристика смз першого покоління (1g)
- •2.1 Стислий огляд стандартів аналогових смз
- •2.2 Система стандарту nmt
- •2.3 Система стандарту amps
- •2.4 Еволюція cистем мобільного зв`язку
- •3 Мобільні системи зв'язку другого покоління (2g)
- •3.1 Стислий огляд мобільних систем зв’язку другого покоління (2g)
- •3.2 Система мобільного зв'язку з доступом тdma стандарту gsм-900
- •3.3 Особливості стандарту dcs-1800
- •3.4 Склад і призначення обладнання мобільної системи зв'язку стандарту gsм
- •3.5 Мережні інтерфейси у системах стандарту gsm
- •3.6 Структура tdma-кадрів
- •3.7 Організація каналів у системах стандарту gsm
- •3.8 Формування сигналу в радіоканалі
- •3.9 Протокол організації вихідних і вхідних викликів у мережах стандарту gsm
- •3.10 Протокол організації естафетної передачі управління
- •3.11 Протокол організації роумінгу
- •3.12 Забезпечення інформаційної безпеки в стандарті gsm
- •4 Основи побудови систем зв’язку з доступом сdma
- •4.1 Загальна характеристика широкосмугових сигналів
- •4.2 Геометричне і математичне зображення широкосмугових сигналів
- •4.3 Види сигналів у системах з кодовим поділом сигналів
- •5 Система мобільного зв'язку сdma стандарту is-95
- •5.1 Загальна характеристика системи мобiльного зв'язку стандарту is-95
- •5.2 Склад і призначення обладнання системи мобільного зв'язку стандарту is-95
- •5.3 Принципи обробки сигналів у мобільній системі зв'язку стандарту
- •5.4 Організація каналів у системах стандарту is-95
- •5.5 Формування сигналу в прямому каналі трафіка
- •5.6 Формування сигналу у зворотному каналі трафіка
- •5.7 Обслуговування викликів у мережах стандарту cdma
- •5.8 Управління потужністю
- •5.9 Боротьба із впливом багатопроменевості
- •5.10 Організація естафетної передачі управління
- •5.11 Забезпечення безпеки у стандарті is-95
- •5.12 Стисла характеристика обладнання стандарту is-95
- •5.13 Переваги і недоліки мобільних систем зв'язку з кодовим розподілом каналів
- •6 Мобільні системи зв’язку третього покоління (3g)
- •6.1 Загальна характеристика стандартів мобільних систем зв'язку третього покоління
- •6.2 Еволюція систем з технологією tdma
- •6.3 Еволюція систем з технологією cdma
- •6.4 Загальна характеристика мобільних систем зв’язку umts
- •6.5 Архітектура системи стандарту umts
- •6.6 Організація каналів у стандарті utra fdd
- •6.7 Структура кадрів, мультиплексування каналів
- •6.8 Формування сигналу в системі utra
- •6.9 Особливості стандарту utra tdd
- •6.10 Загальна характеристика смз стандарту cdma-450
- •6.11 На шляху до четвертого покоління мобільних систем зв’язку (4g)
- •7 Транкінгові системи мобільного радіозв'язку
- •7.1 Загальні принципи побудови транкінгових систем
- •7.2 Класифікація транкінгових систем
- •7.3 Методи організації зв'язку в транкінгових системах
- •7.4 Служби транкінгових систем
- •7.5 Загальна характеристика аналогових транкінгових систем зв’язку
- •7.6 Загальна характеристика транкінгової системи зв’язку tetra
- •7.7 Режими роботи системи tetra
- •7.8 Архітектура мережі стандарту tetra
- •7.9 Структура радіоінтерфейсу системи tetra
- •7.10 Послуги, що надаються системою tetra
- •7.11 Забезпечення інформаційної безпеки в системах tetra
- •8 Системи персонального радіовиклику
- •8.1 Принципи побудови систем персонального радіовиклику
- •8.2 Склад і призначення основних засобів спрв-зк
- •8.3 Однозонові і багатозонові спрв
- •8.4 Основні стандарти спрв
- •8.5 Стисла характеристика пейджерів
- •Глосарій:
- •Рекомендована література
- •6.050903-Телекомунікації
1.10 Критерії ефективності систем мобільного зв’язку
Основними
критеріями ефективності СМЗ прийнято
вважати ймовірність відмови в
обслуговуванні абонента (
),
ймовірність помилки (
)
передачі інформації і частотну
ефективність (
). При цьому фіксованими вважаються
смуга частот і швидкість передачі.
При виведенні співвідношення для ймовірності відмови в обслуговуванні передбачається, що відмова абоненту в наданні каналу відбувається тоді, коли при проходженні абонентом декількох зон, хоча б в одній з них не виявиться вільних каналів.
Вважатимемо,
що в кожній із зон обслуговування, через
які проходить РО, може відбутися відмова
з ймовірністю
.
У кожній зоні розмова (сеанс зв'язку)
може закінчитися з ймовірністю
.
Якщо в даній зоні відмови не відбулося
і сеанс зв'язку не закінчився, то при
переході РО в іншу зону, якщо там теж
відмови не відбулося, сеанс зв'язку
триває. Якщо ж відбулася відмова в тій
або іншій зоні, сеанс зв'язку переривається.
Відповідно
до викладеного, складемо графу-схему
(рис. 1.16),
що дозволяє легко визначити ймовірність
відмови в обслуговуванні (
).
Відмова
абонента (
)
може відбутися при вході в першу ж зону
обслуговування СМЗ із ймовірністю
.
Або ж при вході в першу зону обслуговування
абонента немає відмови в обслуговуванні
з ймовірністю (
),
з ймовірністю (
)
розмова може бути не закінчена і абонент
(
)
переходить у другу зону і т.д.
Внаслідок цього з використанням граф-схеми можна записати

У
квадратних дужках – геометрична
прогресія із знаменником
<1.
Сума цієї прогресії і визначає собою
ймовірність відмови:
.
(1.33)
Ймовірність відмови в одній зоні визначається співвідношенням
,
(1.34)
де
– кількість каналів, закріплених за
кожною БС (кількість каналів у кожній
з “N”
груп каналів). Кількість БС визначається
співвідношенням
;
–інтенсивність
трафіку (середнє навантаження) на БС,
Ерл.
З
аналізу співвідношення для
можна зробити такі висновки.
По-перше,
зі збільшенням кількості зон (числа БС)
у системі зменшується ймовірність
відмови (
). По-друге, чим більше частотний параметрN,
тим менше кількість каналів, закріплених
за кожною із N
станцій, і тим більша ймовірність відмови
(
)
в обслуговуванні абонентів у кожній
комірці.

Рисунок 1.16 – Граф-схема для визначення ймовірності відмови в обслуговуванні
На граф-схемі позначенo:
НВ – немає відмови в зоні обслуговування;
В – відмова абонента в зоні обслуговування;
СН – сеанс зв'язку в зоні не закінчений;
СЗ – сеанс зв'язку в зоні закінчений.
Ймовірність закінчення сеансу зв’язку в кожній зоні (комірці) обслуговування визначається співвідношенням:
, (1.35)
де
–
середня тривалість сеансу зв'язку;
–частотна
ефективність;
–швидкість
переміщення РО;
–радіус
зони обслуговування;
–дисперсія
часу перебування РО в зоні обслуговування.
Ймовірність помилки у випадку, коли РО (АС) перебуває на границі зони обслуговування (найгірший випадок), визначається співвідношенням:
;
,
(1.36)
де
–співвідношення
сигнал/шум на границі зони обслуговування.
Якщо
(що зазвичай має місце на практиці)
формулу для
можна подати у вигляді:
.
(1.37)
При
розрахунках
величину коефіцієнта згасання
радіохвиль
доцільно брати
,
що забезпечує урахування максимально
можливого впливу взаємних завад. Таким
чином, при
завадостійкість СМЗ визначається
величиною частотного параметраN,
і ймовірність помилки зменшується зі
збільшенням параметра N.
Цю обставину можна пояснити тим, що при
незмінному радіусі (
)
збільшення розмірності кластера (
)
однозначно пов'язане зі збільшенням
захисної відстані
між базовими станціями, які працюють
на однакових частотах. Крім того, зі
збільшенням параметра
зменшується кількість частотних каналів
у кожній БС, що в свою чергу знижує рівень
взаємних завад. Разом з тим, не слід
забувати, що збільшення параметраN
(розмірностi
кластера) призводить до зниження
частотної ефективності системи, оскільки
знижується кількість каналів, що виділені
кожній БС кластера.
Наведені
співвідношення для
і
дозволяють оптимізувати СМЗ по мінімуму
зон і груп каналів (
)
при відомих вихідних параметрах.
Очевидно, найкращою в цьому випадку
системою буде система з однією зоною
(
),
з ймовірністю закінчення сеансу зв'язку
в зоні, близької до одиниці (
),
оскільки є лише одна зона, в якій має
закінчитися розмова. Однак, при великій
кількості абонентів на території, що
обслуговується, вимоги на припустимі
значення ймовірності відмови й імовірності
помилки в радіальній системі (
)
не виконуються. Причинами можуть бути
недостатня енергетика при великих
розмірах території (
),
або через велике завантаження системи
при великій кількості абонентів і (або)
високої їхньої активності. У цих умовах
доцільно будувати СМЗ з можливо меншим
частотним параметром
.
Важливим
параметром СМЗ є частотна ефективність
(
),
обумовлена кількість активних абонентів
(
)
на 1 Гц смуги частот СМЗ
:
. (1.38)
Кількість
активних абонентів визначається
кількістю БС у СМЗ (
)
і кількість каналів на кожній із БС (
):
.
(1.39)
Кількість
БС на території радіуса
,
що обслуговує СМЗ з радіусом комірок
,
визначається співвідношенням:
.
(1.40)
Смуга
частот, яка використовується СМЗ,
пов'язана із шириною смуги частот одного
каналу (
),
кількістю каналів (
)
на кожній БС і частотним параметром (N)
співвідношенням
.
(1.41)
Підставивши
співвідношення для
і
у формулу, що визначає частотну
ефективність
,
отримаємо
.
(1.42)
Таким
чином, частотна ефективність безпосередньо
не залежить від кількості каналів
.
Величина
зростає зі зменшенням радіуса комірки
(зростає число БС у системі і в результаті
збільшується число активних абонентів
).
Наслідок цього зменшення
зростає повторне використання частот.
Величини
і N
бажано мати меншими з урахуванням
припустимих значень
і
.
Зменшення
дозволяє у відведеному діапазоні частот
збільшити кількість каналів, а зменшення
параметра N
призводить до збільшення кількості
каналів, закріплених за кожною БС.
Контрольні запитання та завдання
1. Дайте загальну характеристику історії розвитку систем мобільного зв`язку.
2. Наведіть загальну структурну схему зв'язку між мобільними станціями. Перелічіть основні характеристики систем мобільного зв`язку.
3. Дайте класифікацію систем мобільного зв'язку загального користування
4. Поясніть чим відрізняється механізм поширення радіохвиль у вільному просторі від поширення радіохвиль в умовах роботи систем мобільного зв`язку.
5. Охарактеризуйте модель розрахунку згасання сигналів що використовують у системах мобільного зв`язку.
6. Запишіть співвідношення для визначення втрат на трасі ПРХ у міському середовищі. Дайте характеристику кожному компоненту.
7.
Визначити втрати на трасі при ПРХ у
місті середнього розміру, якщо
МГц;
м;
м,
км.
8.
Визначити захисні відстані
між базовими станціями (БС) з однаковими
частотними каналами, якщо допустиме
співвідношення потужності сигналу до
потужності взаємних завад (
)
складає 16 дБ. Параметр згасання радіохвиль
,
радіус кожного з осередків рівний
км. Базові станції обладнані антенами
з круговими діаграмами спрямованості
(ДСА).
9.
На території обслуговування, що має
форму кола з радіусом
,
встановлено 30 БС(
)з
радіусом комірок
км.
Величина
частотного параметра
.
Визначити радіус
,
побудувати територіальний план розміщення
осередків, визначити коефіцієнт
повторного використовування частотних
каналів (
).
10.
Побудувати план розміщення на території,
що має форму кола, 19-ти БС . Визначити
захисні відстані
між БС з однаковими частотними каналами,
допустиме відношення потужності сигналу
до потужності взаємних завад (
)
. Радіус комірок
км,
коефіцієнт
згасання радіохвиль
,
частотний параметр
.
Антени з круговою ДСА.
11.
Визначити відношення
потужності сигналу до потужності
взаємних завад (
)
для мобільної системи зв'язку з радіусом
комірок
км.
Частотний
параметр
,
параметр згасання радіохвиль
.
12.
Cистема
мобільного зв'язку (СМЗ) працює у діапазоні
частот 860-866 МГц і 915-921 МГц. Рознесення
частотних каналів
кГц, частотний параметр
.
Визначити кількість дуплексних каналів
в СМЗ; дуплексне рознесення
;
кількість каналів на кожній базовій
станції кластера. Скласти частотний
план. У системі використовується БС з
круговою ДСА.
13.
Базові станції (БС) з радіусом комірок
км розміщені уздовж автомагістралі
протяжністю L=360 км. Допустиме відношення
сигнал/взаємна завада (
)
=18 дБ, параметр згасання радіохвиль
.
Визначити значення частотного параметра,
необхідну кількість БС, коефіцієнт
повторного використовування кластерів.
14.
У СМЗ базові станції обладнані антенами
з направленими ДСА (
)
і розміщені в кутках шестикутників, що
чергуються. Частотний параметр
,
радіус комірок
км,
відношення
потужності сигналу до потужності завад
складає
.
Необхідно:
- побудувати територіальний план розміщення осередків з урахуванням можливого коефіцієнта повторення частот не менше 7;
-
визначити захисну відстань
між комірками з однаковими частотними
каналами.
15.
Визначити відношення потужності сигналу
до потужності взаємних завад в СМЗ з
радіусом осередків
км,
частотним
параметром
.
Коефіцієнт згасання радіохвиль
.
БС розміщені в центрі комірок і обладнані
антенами з круговими ДСА.
16.
Визначити значення частотного параметра
(
)
і відношення потужності сигналу до
потужності взаємних завад (
)
в СМЗ з шестикутними комірками, радіус
комірок
км, захисна відстань між комірками з
однаковими частотними каналами
км.
17.
Визначити значення частотного параметра
(
)
і відношення потужності сигналу до
потужності взаємних завад (
)
у СМЗ з радіусом комірок
км, частотним параметром
.
На БС використовуються антени з секторним
ДСА (
).
Параметр згасання
.
18.
Визначити ймовірність помилки
та ймовірність відмови в обслуговуванні
абонента
,
якщо відомі ймовірність відмови в
обслуговуванні в одній зоні
і ймовірність закінчення розмови в
одній зоні
.
19. Покажіть, що збільшення частоти передачі або відстані між антеною, що передає і антеною, що приймає вдвічі призводить до зменшення потужності сигналу, що приймається, на 6дБ.
20. Потужність сигналу на виході підсилювача складає 20Вт. Чому дорівнює ця потужність в децибелватах (дБВт) і децибелміліватах (дБм)?
21. Вихідна потужність передавача 50Вт. Слід записати вихідну потужність сигналу в дБВт і дБм, визначити потужність сигналу, що приймається, в дБм на відстані: а) 100м і б) 10км у вільному просторі. Коефіцієнт посилення антени 12дБ.
