Диссертация (1137272), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Для вычисления интеграла, придется ввести ряд дополнительныхограничений.Будем считать, что наблюдатель находится на большом расстоянии отвершины горы, тогда будут справедливы следующие основные приближения[83, с.56-78]:i 1 i (π /4)−k ρˆ  e−iπ /4 −ik ρ −ik ρ ′cos(φ −φ ′)Q≅−e≅e e.4 k ρˆ4 kρЗдесь сохранен только первый член асимптотического разложенияΒ (02) ( k ρ ′ ) .В [9, 30-31, 42] показано, что в области тени(2.68)91∞ πika  −φ′ + 2 πm2Hz ( a, φ′) = H0 ∑ em =0∞+ H0 ∑ eπ−ika  φ′+ + 2 πm2m =01/3π ka  g  − φ′ + 2πm    + 2   2π ka g φ′ + + 2πm  2 2 1/3(2.69)где1g (x) =π∫∞∞ei 2 π/3e ixtdt,w '1 ( t ) − qw 1 ( t )(2.70)1/3 ka q = − i   z / η0 , 2 Здесь η0 – волновое сопротивление свободного пространства, равное 120π,w(t) – интегралы Эйри [83, с.56-78]1 ∞eα ds = u ( t ) − iv ( t )i 2 π/3∫π ∞e1 ∞w '1 ( t ) =seα ds = u ' ( t ) − iv ' ( t )i 2 π/3∫π ∞ew1 ( t ) =(2.71)α = st – 83/3.Отметим, что случай q = 0 соответствует идеально проводящей цилиндрической поверхности, а случай q → ∞ соответствует вырождению цилиндрической поверхности в плоскость.

Отсюда следует, что дифракционное поле)e (H ( ρ,φ ) =( ψ1 + ψ 2 )2 2πk ρ− i kρ−π/ 4sz(2.72)где−2 πe − iπ /4 − ikaφ ∞ − i2 πmka ∧  ka ψ1 =eeGφ,∑ 2 2/3m =0( ka / 2 )1/3−2 πe − iπ /4 − ikaφ ∞ − i2 πmka ∧   ka ψ2 =eeG−φ∑=0 2 2/3ka/2m()1/3(2.73)92e iπ / 4G (x) =π∧∫∞∞ee − ixti 2 π /3v ' ( t ) − qv ( t )dt,w '1 ( t ) qw1 ( t )(2.74)Здесь v(t) также входит в интегралы Эйри [42, с.45-48]. Функции w(t) иv(t) проанализированы Фоком при решении задачи дифракции на идеально проводящем цилиндре. Удерживая для большого радиуса цилиндрической поверхности только значимые члены рядов в выражениях для ψ выражения для дифракционного поля можно привести к виду−eikpH = −H0( h 0 + h1 )kpS(2.75)гдеh0 = ka h1 = + 2  2 1/ 3{e− ika φ2 iπ/4 sin kaφeφπ1/ 31/ 3G  ( ka / 2 ) φ  + e − ika φ G  − ( ka / 2 ) φ  + e − ika ( 2 π + φ ) +}1/ 31/ 3− ika 2 π − φ )+ G  ( ka / 2 ) ( 2 π + φ )  + e (+ G  ( ka / 2 ) ( 2 π − φ )  + ......

,(2.76)e−iπ /4G( X ) = G( X ) +.2X π∧Полученные соотношения позволяют уточнить характеристики поля радиоволны в области тени за горной грядой, что необходимо для расчета радиотрасс в горной местности.2.4. Пассивные ретрансляторы на трассах с горным ландшафтомКомпании по радиосвязи имеют слабую заинтересованность в развитиизоны покрытия сети на регионы с малой плотностью абонентов, что связанопрежде всего с высокой стоимостью установки трансляционной вышки, а такжес стоимостью обслуживания таких вышек.

Это приводит к снижению качестваили отсутствия радиосвязи при удалении от крупных центров, например в месте расположения дачной застройки. Но часто наблюдается ослабление сигналасотовой связи в условиях города из-за затухания, вносимого стенами зданий,93нахождением абонента в частично экранированных или в подвальных помещениях.

Особенно острой эта проблема становится при обеспечении радиосвязи вусловиях горной местности, при наличии препятствий на пути распространенияпрямой волны. Поэтому актуальным вопросом является рассмотрение путейувеличении стабильности связи, что в свою очередь влечет увеличение дальности связи. Для решения этой проблемы предлагаются активные ретрансляторы,выполняющие функции дополнительной базовой станции. Но их использованиесвязано с большими затратами как на оплату стоимости такого репитера, так и сдополнительными затратами на оплату трафика.Целью данной работы является разработка практических методов увеличения дальности связи сотовой сети при использовании пассивных ретрансляторов, основная задача работы – разработка пассивного устройства, которое позволит повысить качество сигнала в точке неуверенного приема или на границезоны покрытия систем сотовой связи.

Интеллектуальные антенны базовыхстанций имеют широкую ДН в горизонтальной плоскости для обеспечения связи со всеми абонентами, находящимися в зоне, обслуживаемом данной базовойстанцией. Обычно ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости составляет 65…360 градусов. Ширина ДН одиночной антенны ретрансляторов связана с азимутальным сектором, обслуживаемым данной базой, и сколичеством частот, применяемых для связи с абонентами. Типы применяемыхантенн, их характеристики определяются при выполнении проекта размещениябазовых станций в соответствии с так называемым «ситуационным планом».Ширина ДН антенны ретрансляторов в вертикальной плоскости зависит от перепада высот местности в зоне обслуживания в соответствии с ситуационнымпланом и составляет обычно 10…15 градусов [83, с.56-78].Для увеличения уровня сигнала на больших дальностях максимум диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости обычно наклонен всторону земли на угол, равный половине ширины главного лепестка по уровнюполовинной мощности.

Антенны ретрансляторов обычно являются антеннымирешетками (вертикальными линейками), образованными из вибраторных или94Рисунок 2.31 – ДН антенны базовой станции в вертикальной плоскостищелевых антенн. Диаграмма направленности ретранслятора в вертикальнойплоскости имеет вид, аналогичный ДН вертикального вибратора приподнятогонад плоской земной поверхностью, показанный на рисунке 2.31.На рисунке 2.32 показано характерное поведение амплитуды поля вблизиклиновидного препятствия.

Вид ДН существенно зависит от диэлектрическихРисунок 2.32 – Распределение поля вблизи клиновидного препятствияпараметров подстилающей трассы, от высоты расположения передающей антенны и от профиля поверхности и неровностей подстилающей трассы.Расчет поля передающей антенны базовой станции над земной поверхностью с различной степенью точности производится лучевым методом, методомпараболического уравнения или методом моментов, но результаты моделиро-95вания существенно зависят от точности описания структуры подстилающей поверхности и изменяются при изменении климатических условий [83, с.56-78].Рисунок 2.33 – Характерный уровень сигналаретранслятора в реальных условияхАбонентская антенна, это встроенная или выносная антенна сотового телефона. Примером такой антенны могут служить полосковые антенны иликомбинации вибраторных и щелевых излучателей [83, с.56-78].

Они имеют малое значение коэффициента усиления из-за малых геометрических размеров.Ряд сотовых телефонов имеют специальный разъем для подключения выноснойабонентской антенны, например при использовании в автомобиле. Характерный уровень сигнала, создаваемый базовой станцией, в зоне обслуживания показан на рисунке 2.33.96На рисунке 2.34 показано соотношение расчетной и реальной границ зоны обслуживанияРисунок 2.34 – Границы реальной и расчетной зон обслуживанияУвеличение дальности связи на границе зоны обслуживания или при наличии значительного затухания сигнала базовой станции при использованиипассивных устройств возможно за счет следующих решений:• увеличение коэффициента усиления антенны приемного устройства;• подъем антенны приемного устройства над уровнем земли;• применение пассивного ретранслятора.Максимальная дальность радиосвязи в свободном пространстве определяется из формулы идеальной радиосвязи.

Если от передатчика базовой станции к передающей антенне подводится мощность Pпер., то на расстоянии r от неемощность, принятая сотовым телефоном будет равна [72, с. 45-67; 83, с.56-78].Pпр = (PперGперGаб)/((4πr2)F2(θ)),(2.77)где Gпер – максимальный коэффициент усиления антенны базовой станции, Gаб– коэффициент усиления антенны абонентского телефона, F(θ) 0 значение ДНантенны базовой станции в направлении на абонента. Для обработки принятогосигнала принятая мощность должна быть не меньше значения чувствительности приемного устройства телефона при необходимом отношении сигнал/шум.В реальных условиях величина принятой мощности уменьшается за счет до-97полнительного затухания, связанного с эффектами интерференции, затухания ватмосфере, затухания из-за затенений.Из этого соотношения следует, что увеличение коэффициента усиленияантенны абонента ведет к росту максимальной дальности связи.

При возрастании Gаб в 2 раза максимальная дальность связи увеличивается в 1,4 раза. Увеличить Gаб можно используя выносную антенну, имеющую всенаправленныесвойства в азимутальной плоскости (если не известно направление на базовуюстанцию). И узкую ДН в вертикальной плоскости.Примером такой антенны может служить антенная решетка с вертикальным расположением излучающих элементов. Если направление на ближайшуюбазовую станцию ориентировочно известно, то можно использовать выносныеантенны абонента, имеющие направленные свойства в обеих главных плоскостях.Следует учесть, что в реальных условиях поле в области антенны имеетсложный интерференционный характер, а увеличение коэффициента усиленияабонента ведет к росту размеров антенны.

В результате, при увеличении размеров антенны падающую электромагнитную волну уже нельзя будет считатьплоской, при этом принятая мощность не пропорциональна Gаб, как следует иззаписанного соотношения. В связи с этим эффективность применения абонентских антенн с большим Gаб для увеличения дальности связи ограничена условиями интерференции волны в области абонента.В качестве выносной абонентской антенны с большим Gаб коэффициентом усиления абонентского телефона рассмотрим вариант применения вертикальной линейки вибраторов с питанием от двухпроводной линии [72, с.

Характеристики

Список файлов диссертации