Исследование и разработка элементов системы анализа ЭМС и определение оптимального местоположения базовых станций сетей сотовой связи в сельской местности

• Автор: Логвинов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Обзор существующих методик расчета электромагнитной совместимости и оптимального расположения базовых станций сетей сотовой связи
1.1 Современные подходы к решению задачи ЭМС
1.1.1 Представление условий взаимовлияния РЭС в виде реберного графа
1.1.2 Алгоритмы точного и приближенного решения задачи раскраски графа
1.1.3 Присвоение частот сетям сотовой связи
1.2 Примеры существующего ПО, применяемого для оценки ЭМС сетей сотовой связи
1.3 Методики определения оптимального расположения базовых станций сетей сотовой связи
1.4 Методы расчета площади уверенного приема по критерию прямой видимости между антеннами БС и МС
1.4.1 Метод сеток
1.4.2 Модифицированный метод сеток
1.4.3. Метод типовых фигур
Выводы к главе
Глава 2. Исследование электромагнитной совместимости различных сетей сотовой связи
2.1. Особенности проблем ЭМС
2.2 Уравнение ЭМС РЭС
2.3 Нормы частотно-территориального разноса РЭС
2.4 Модели распространения сигналов, используемые при анализе ЭМС и проектировании сетей подвижной связи
2.4.1 Модели распространения, рекомендованные МСЭ
2.4.2 Модель Окамура-Хата
2.5 Расчет межсистемной ЭМС
2.5.1 ЭМС сотовых систем связи ЕС8М-900 и СБМА-
2.6 Алгоритмический подход к вопросу ЭМС различного типа РЭС и БС сетей сотовой связи
Выводы к главе
Глава 3. Применение теории поверхностей и методики расчета электромагнитных полей для определения местоположения базовых станций в сельской местности
3.1. Математическая модель сильно пересеченной местности
3.2 Построение геометрической модели криволинейной поверхности
3.2.1 Определение символов Кристоффеля
3.3 Сравнительный анализ методов определения оптимального расположения БС.
3.4 Методики, применяемые для определения напряженности поля в точке приема
3.4.1. Методика расчета суммарного ослабления сигнала при фиксированном положении пунктов передачи и приема в полосах частот 1-60 ГГц

3.4.2 Методы расчета суммарного ослабления сигнала в зоне прямой видимости
3.4.3 Методы расчета суммарного ослабления сигнала при дифракционном распространении радиоволн
3.4.4 Критерии, определяющие применяемый метод расчета
Выводы к главе
Глава 4. Оптимальное расположение базовых станций на рельефе сельской местности с учетом электромагнитной совместимости
4.1. Алгоритм определения прямой видимости между БС и МС
4.2 Определение площади уверенного приема
4.3 Экспериментальное подтверждение правильности выбранной модели
4.4. Разработка математической модели алгоритма оптимизации
4.5. Алгоритм определения площади уверенного приема при заданном числе БС в сельской местности
4.6. Алгоритм оптимального расположения базовых станций в качестве элемента экспертной системы
Выводы к главе
Заключение
Список использованных источников информации
Приложение П
Приложение П
Введение
В результате бурного развития сотовых сетей связи во всем мире количество абонентов последние годы росло в них практически по экспоненциальному закону. За последние 15 лет оно увеличилось примерно до 5-6 млрд. Такие темпы роста не имеют прецедента в истории электросвязи и выглядят действительно чудом. Для огромного числа людей сотовый телефон стал незаменимым как в личной жизни, так и в вопросах, связанных с их профессиональной деятельностью. Сети сотовой связи явились эффективным катализатором общественных процессов, способствуя ускорению решения многочисленных проблем, возникающих в разных сферах жиз-ни[1].
Интенсивное развитие систем персональной радиосвязи привело к их значительной концентрации. Следствием этого является усложнение электромагнитной обстановки (ЭМО) и возрастание как внутрисистемных (внутри одной сети), так и межсистемных (между различными сетями) помех, что вызывает проблему совместного функционирования радиоэлектронных средств. Перспективы развития систем персональной радиосвязи, в том числе сотовых, в значительной степени зависят от корректного и рационального планирования, проводимого с помощью специальных геоин-формационных систем. Однако развитие технологий планирования, включающих оценку электромагнитной совместимости (ЭМС), отстает от развития радиотелекоммуникационных систем, что приводит к накоплению проблем создания таких систем.
При планировании сетей сотовой связи важной задачей является оптимальное расположение базовых станций (БС). При этом необходимо выполнение условия ЭМС, обеспечивающего нормальную совместную работу спроектированных БС и работающих в этом районе технических средств.
В настоящее время разработано достаточное количество методов и методик решения задачи размещения БС. Критерии оптимального располо-
2.2 Уравнение ЭМС РЭС
Уравнение ЭМС РЭС устанавливает взаимосвязь энергетических, частотных и пространственных параметров РЭС полезного сигнала (рецептора радиопомех) и мешающих сигналов (источников непреднамеренных радио-помех), при которых обеспечивается требуемое качество функционирования РЭС. Обычно уравнение ЭМС составляют для "дуэльной" ситуации, когда оценка ЭМС производится для двух РЭС, одно из которых рассматривается в качестве приемника полезного сигнала, а второе РЭС является источником непреднамеренных радиопомех. В общем случае, возможно учесть несколько источников непреднамеренных радиопомех.
Важнейшими факторами, которые необходимо учитывать при анализе ЭМС РЭС, являются потери при распространении радиоволн на трассе и флуктуации уровней принимаемых сигналов и радиопомех.
Считают, что качественная передача информации по радиоканалу обеспечивается в том случае, если выполняются следующие два условия [32]:
• флуктуации уровня полезного сигнала, обусловленные его замираниями как вследствие многолучевости, так и вследствие препятствий, возникающих на пути распространения радиоволн, приводят к уменьшению интенсивности полезного сигнала ниже чувствительности РПМ (определяемой требуемой вероятностью ошибочного приема цифровых сигналов на выходе решающего устройства радиоприемника) не более чем в заданном г|5 проценте времени;
♦ флуктуации уровня полезного сигнала и непреднамеренной радио-помехи приводят к снижению отношения сигнал/помеха ниже защитного на входе радиоприемника не более чем в заданном г|| проценте времени.
Флуктуации интенсивности полезного и мешающего сигналов в диапазонах волн, выделенных для подвижной связи, подчиняются логнормальному закону, т.е. мощность полезного Р$ и мешающего Р/ сигналов в месте приема (на входе приемника) может быть записана следующим образом: