Научно-технический журнал «вестник алматинского университета энергетики и связи»



жүктеу 11.77 Mb.
Pdf просмотр
бет13/24
Дата21.03.2017
өлшемі11.77 Mb.
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   24

??????????? ??????

-0,001


0

0,001


0,002

0,003


0,004

0,005


0,006

0,007


0,008

0,009


0,01

0,05


0,1

0,15


0,2

0,25


0,3

0,35


0,4

0,45


0,5

0,55


0,6

0,65


0,7

?

w=8


w=16

 

 



Рисунок 1 – Зависимость вероятности потерь кадров от загрузки 

системы при применении классической  

теории телетрафика 

 

Рассмотрим  трафик  в  пакетных  сетях  (распределение  количества  пакетов  в 



единицу времени) описывающийся самоподобным случайным процессом с параметром 

Херста Н.  

Значение параметра Херста лежит в пределах: 0,5 ? H ? 1.  

Параметр Херста определяет степень самоподобия процесса, или статистической 

инерцией  процесса.  Чем  ближе  этот  параметр  к  единице,  тем  более  ярко  проявляется 

фрактальные свойства. 

Если Н=0.5, это свидетельствует об отсутствии самоподобия. 

В /2/ показано, что вероятность потери кадров с учетом параметра самоподобия 

(показателя Нерста) определяется: 

 

?



?

?

?



?

?

?



?

.

1



1

1

2



1

2

1



H

H

W

W

loss

P

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

  

 



 

 

(2) 



 

Для  проведения  исследования  были  построены  зависимости 

? ?

?

f



P

loss

?

  для 



значений 

W

= 8, 16 с учетом значений показателя Нерста, представленный на рисунке 2. 

??????? 1 – ??????????? ??????????? ?????? ?????? ?? ????????

??????? ??? ?????????? ???????????? ?????? ???????????

??????????  ??????  ?  ????????  ??-

???  (?????????????  ??????????  ??????? 

?  ???????  ???????),  ????????????? 

????????????  ?????????  ?????????  ? 

?????????? ?????? ?. 

????????  ?????????  ??????  ?????  ? 

????????: 0,5 ? ? ? 1. 

???????? ?????? ?????????? ??????? 

???????????  ????????,  ???  ??????????-

???? ???????? ????????. ??? ????? ???? 

???????? ? ???????, ??? ????? ???? ???-

???????? ??????????? ????????.

????  ?=0.5,  ???  ???????????????  ?? 

?????????? ???????????.

? /2/ ????????, ??? ??????????? ????-

?? ?????? ? ?????? ????????? ????????-

??? (?????????? ??????) ????????????:

??????????? ??????

-0,001


0

0,001


0,002

0,003


0,004

0,005


0,006

0,007


0,008

0,009


0,01

0,05


0,1

0,15


0,2

0,25


0,3

0,35


0,4

0,45


0,5

0,55


0,6

0,65


0,7

?

w=8


w=16

 

 



Рисунок 1 – Зависимость вероятности потерь кадров от загрузки 

системы при применении классической  

теории телетрафика 

 

Рассмотрим  трафик  в  пакетных  сетях  (распределение  количества  пакетов  в 



единицу времени) описывающийся самоподобным случайным процессом с параметром 

Херста Н.  

Значение параметра Херста лежит в пределах: 0,5 ? H ? 1.  

Параметр Херста определяет степень самоподобия процесса, или статистической 

инерцией  процесса.  Чем  ближе  этот  параметр  к  единице,  тем  более  ярко  проявляется 

фрактальные свойства. 

Если Н=0.5, это свидетельствует об отсутствии самоподобия. 

В /2/ показано, что вероятность потери кадров с учетом параметра самоподобия 

(показателя Нерста) определяется: 

 

?



?

?

?



?

?

?



?

.

1



1

1

2



1

2

1



H

H

W

W

loss

P

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

  

 



 

 

(2) 



 

Для  проведения  исследования  были  построены  зависимости 

? ?

?

f



P

loss

?

  для 



значений 

W

= 8, 16 с учетом значений показателя Нерста, представленный на рисунке 2. 

          (2)

???  ??????????  ????????????  ???? 

?????????  ??????????? 

??????????? ??????

-0,001


0

0,001


0,002

0,003


0,004

0,005


0,006

0,007


0,008

0,009


0,01

0,05


0,1

0,15


0,2

0,25


0,3

0,35


0,4

0,45


0,5

0,55


0,6

0,65


0,7

?

w=8


w=16

 

 



Рисунок 1 – Зависимость вероятности потерь кадров от загрузки 

системы при применении классической  

теории телетрафика 

 

Рассмотрим  трафик  в  пакетных  сетях  (распределение  количества  пакетов  в 



единицу времени) описывающийся самоподобным случайным процессом с параметром 

Херста Н.  

Значение параметра Херста лежит в пределах: 0,5 ? H ? 1.  

Параметр Херста определяет степень самоподобия процесса, или статистической 

инерцией  процесса.  Чем  ближе  этот  параметр  к  единице,  тем  более  ярко  проявляется 

фрактальные свойства. 

Если Н=0.5, это свидетельствует об отсутствии самоподобия. 

В /2/ показано, что вероятность потери кадров с учетом параметра самоподобия 

(показателя Нерста) определяется: 

 

?



?

?

?



?

?

?



?

.

1



1

1

2



1

2

1



H

H

W

W

loss

P

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

  

 



 

 

(2) 



 

Для  проведения  исследования  были  построены  зависимости 

? ?

?

f



P

loss

?

  для 



значений 

W

= 8, 16 с учетом значений показателя Нерста, представленный на рисунке 2. 

  ??? 

????????  W  =  8,  16  ?  ??????  ???????? 



??????????  ??????,  ??????????????  ?? 

??????? 2.



??????????? ??????

0

0,1



0,2

0,3


0,4

0,5


0,6

0,

05



0,

1

0,



15

0,

2



0,

25

0,



3

0,

35



0,

4

0,



45

0,

5



0,

55

0,



6

0,

65



0,

7

0,



75

0,

8



0,

85

0,



9

?

H=0.7


H=0.8

H=0.9


 

 

Рисунок 2 – Зависимость вероятности потерь кадров от загрузки с учетом значений 



показателя Нерста 

 

????? 

 

-  сравнительный  анализ  зависимостей  вероятности  потерь  кадров  от  загрузки, 



показанные на рисунке 1 и рисунке 2 свидетельствуют, что вероятность потерь кадров 

более существенна при поступающем трафике с самоподобным процессом; 

- для уменьшения влияния фрактальности трафика необходимо увеличить емкость 

буфера порта коммутатора 2 уровня. 

 

?????? ?????????? 

 

1. Крылов В.В., Самохвалов С.С. Теория  телетрафика и ее приложения.  – СПб.: 



БХВ-Петербург, 2005. – 288 с. 

2.  Моделирование  информационных  систем.  /Под  ред.  О.И.  Шелухина.-М.  - 

Радиотехника, 2005. – 368 с. 

??????? 2 – ??????????? ??????????? ?????? ?????? ?? ???????? ? ?????? ???????? 

?????????? ??????


29

?????

????????????? ?????? ???????????? 

???????????  ??????  ??????  ??  ????????, 

??????????  ??  ???????  1  ?  ???????  2, 

???????????????, ??? ??????????? ?????? 

?????? ????? ??????????? ??? ???????-

???? ??????? ? ???????????? ??????-

???.


???  ??????????  ???????  ????????-

?????  ???????  ??????????  ????????? 

???????  ??????  ?????  ???????????  2 

??????.


?????? ??????????

1.  ??????  ?.?.,  ??????????  ?.?. 

?????? ??????????? ? ?? ??????????. – 

???.: ???-?????????, 2005. – 288 ?.

2.  ?????????????  ?????????????? 

??????.  /???  ???.  ?.?.  ????????.-?.  - 

????????????, 2005. – 368 ?.


30

??? 621.396.2



??????????? ?????????? ?????? ???? ???????? 

??????????????? ????????? ??? ????????? ????? 

????????? ?????????

????????  ??????  ???????????  –  ???????,  ?????????  ???????  "????????????" 

???????????? ???????????? ?????????? ? ?????, ?.??????



???????? ???? ?????????? ??????? ???????????? ??????? ?????? ????????????? 

???? ???????????????? ??????? ????????????????? ????????? ???? ???????? ???????? 

???????? ???? ?? ???????? ??i?????? ?????? ???? ?????? ???i?i??? ???i?????i? ????????-

??? ?????????  ????i?i????.   

? ?????? ??????????? ??????????? ???? ???????? ??????????????? ????????? ???-

???????????? ? ?????????????????? ???????? ? ???????? ?????? ? ?????????????? ??-

???????????? ????????? ? ????????? ????????? ? ?????????????????? ???????? ?? ????-

????? ???? ??? ?????? ? ??????  ???? ???????.

There  is  the  definition  of  the  coverage  area  of  radio  wave  propagation  by  statistical  and 

deterministic  methods  in  urban  environments  using  a  computer  program  and  compared  with 

experimental data? based on which data analysis and synthesis of these methods in the article.

?????????  ??????  ??????????????? 

????????? ?? ?????? ?????? ????, ???? 

???  ????????  ?  ????????,  ?????????-

??? ??? ???????????? ???? ???????? ? 

?????????  ????????,  ??  ?????????  ??-

??????  ?????????  ?????????,  ?.?.  ????-

??? ??????, ?????????? ????? ????????, 

?????, ???????????? ? ??????? ??????-

???????  ????????  /1,2,3/.  ???  ?????? 

????? ??????????? ??????? ???????? ? 

???????? ???????? ?????????, ? ?? ????? 

??? ? ????????? ???????? ?? ???????? ?? 

?????????????????  ??-??  ????????????-

??? ?????????.

???  ??????????  ????????????  ????? 

????? ????? ?????????? ???? ???????? 

???  ?????????  ????????????  ???  ???-

??? ?????????, ??? ??????? ??????? ???-

????????????  ?????????  ??????????? 

??????????  ??  ??????????????.  ?????-

???? ????????????? ? ???????? ? ? ???-

????????  ????????,  ???????????  ???-

????????  ???????????????  ?????????  ? 

????????? ???????? ??????.

?????? ? ??????? ? ???????? ????????? ?????????? (typical urban)/3/ 

УДК 621.396.2 

 

ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ОЦЕНКИ ЗОНЫ ПОКРЫТИЯ 

РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ГОРОДСКОЙ 

ЗАСТРОЙКИ 

 

Ануфриев  Эльдар  Григорьевич  –  магистр,  ассистент  кафедры  радиотехника 

Алматинского университета энергетики и связи, г.Алматы 

 

????????  ????  ??????????  ???????  ????????????  ???????  ??????  ????????????? 

????  ????????????????  ???????  ?????????????????  ?????????  ????  ????????  ???????? 

????????  ????  ??  ????????  ??i??????  ??????  ????  ??????  ???i?i???  ???i?????i?  ??????????? 

?????????  ????i?i????.    

 

?  ??????  ???????????  ???????????  ????  ????????  ???????????????  ????????? 

???????????????  ?  ??????????????????  ????????  ?  ????????  ??????  ?  ?????????????? 

??????????????  ?????????  ?  ?????????  ?????????  ?  ??????????????????  ????????  ?? 

????????? ???? ??? ?????? ? ??????  ???? ???????. 

 

There  is  the  definition  of  the  coverage  area  of  radio  wave  propagation  by  statistical  and 

deterministic  methods  in  urban  environments  using  a  computer  program  and  compared  with 

experimental data? based on which data analysis and synthesis of these methods in the article. 

 

Известные модели распространения радиоволн на основе метода Хата, Эгли или 



Эдвардса  и  Дьюркина,  используемые  для  предсказания  зоны  покрытия  в  городских 

условиях,  не  учитывают  реальную  городскую  застройку,  т.е.  влияние  зданий, 

расстояний между зданиями, дорог, микрорайонов  с высокой  концентрацией строений 

/1,2,3/.  Эти  модели  имеют  достаточную  степень  точности  в  условиях  сельской 

местности, в то время как в городских условиях их точность не удовлетворительна из-за 

неравномерности застройки. 

Для операторов беспроводной связи очень важно определить зоны покрытия для 

отдельных микрорайонов или другой застройки, для которых условия распространения 

радиоволн существенно отличаются от статистических.  Возникает  необходимость  в 

методике  и  в  программном  продукте,  учитывающих  особенности  распространения 

радиоволн в отдельных секторах города

Потери в районах с типичной городской застройкой (typical urban)/3/  

? ?

?

?



? ?

,

дБ



log

log


55

.

6



9

.

44



log

82

.



13

log


16

.

26



55

.

69



10

10

10



10

R

h

h

a

h

f

L

BS

MS

BS

urban

?

?



?

?

?



?

?

 



(1) 

где 


f

- несущая частота, МГц; h

BS

 и h


MS

 - высоты антенн базовой станции (БС) и 

абонентской станции (АС), м; a(h

MS

) - поправочный коэффициент; R - расстояние между 



БС и АС, км. (h

MS

) зависит от типа местности, в которой действует система связи.  



В сельской местности (rural)/3/: 

?

?



? ?

.

дБ



94

.

40



log

33

.



18

log


78

.

4



10

2

10



?

?

?



?

f

f

L

L

urban

rural

 

(2) 



Выражение  (1)  учитывает  потери  в  районах  однородной  среды  во  всех 

направлениях, что понижает точность при неравномерной застройке. 

В то же время в соответствии с /4/ суммарные потери W

тр

 на трассе слагаются из 



трех компонентов: 

W

тр



=W

0

+W



rd

+W

md



 

(3) 


                              

(1)


??? f - ??????? ???????, ???; 

hBS ? hMS - ?????? ?????? ??????? 

???????  (??)  ?  ???????????  ??????? 

(??), ?; 

a(hMS) - ??????????? ???????????; 

R  -  ??????????  ?????  ??  ?  ??,  ??, 

(hMS) ??????? ?? ???? ?????????, ? ????-

MS) ??????? ?? ???? ?????????, ? ????-

) ??????? ?? ???? ?????????, ? ????-

??? ????????? ??????? ?????. 

? ???????? ????????? (rural)/3/:

УДК 621.396.2 



 

ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ОЦЕНКИ ЗОНЫ ПОКРЫТИЯ 

РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ГОРОДСКОЙ 

ЗАСТРОЙКИ 

 

Ануфриев  Эльдар  Григорьевич  –  магистр,  ассистент  кафедры  радиотехника 

Алматинского университета энергетики и связи, г.Алматы 

 

????????  ????  ??????????  ???????  ????????????  ???????  ??????  ????????????? 

????  ????????????????  ???????  ?????????????????  ?????????  ????  ????????  ???????? 

????????  ????  ??  ????????  ??i??????  ??????  ????  ??????  ???i?i???  ???i?????i?  ??????????? 

?????????  ????i?i????.    

 

?  ??????  ???????????  ???????????  ????  ????????  ???????????????  ????????? 

???????????????  ?  ??????????????????  ????????  ?  ????????  ??????  ?  ?????????????? 

??????????????  ?????????  ?  ?????????  ?????????  ?  ??????????????????  ????????  ?? 

????????? ???? ??? ?????? ? ??????  ???? ???????. 

 

There  is  the  definition  of  the  coverage  area  of  radio  wave  propagation  by  statistical  and 

deterministic  methods  in  urban  environments  using  a  computer  program  and  compared  with 

experimental data? based on which data analysis and synthesis of these methods in the article. 

 

Известные модели распространения радиоволн на основе метода Хата, Эгли или 



Эдвардса  и  Дьюркина,  используемые  для  предсказания  зоны  покрытия  в  городских 

условиях,  не  учитывают  реальную  городскую  застройку,  т.е.  влияние  зданий, 

расстояний между зданиями, дорог, микрорайонов  с высокой  концентрацией строений 

/1,2,3/.  Эти  модели  имеют  достаточную  степень  точности  в  условиях  сельской 

местности, в то время как в городских условиях их точность не удовлетворительна из-за 

неравномерности застройки. 

Для операторов беспроводной связи очень важно определить зоны покрытия для 

отдельных микрорайонов или другой застройки, для которых условия распространения 

радиоволн существенно отличаются от статистических.  Возникает  необходимость  в 

методике  и  в  программном  продукте,  учитывающих  особенности  распространения 

радиоволн в отдельных секторах города. 

Потери в районах с типичной городской застройкой (typical urban)/3/  

? ?

?

?



? ?

,

дБ



log

log


55

.

6



9

.

44



log

82

.



13

log


16

.

26



55

.

69



10

10

10



10

R

h

h

a

h

f

L

BS

MS

BS

urban

?

?



?

?

?



?

?

 



(1) 

где 


f

- несущая частота, МГц; h

BS

 и h


MS

 - высоты антенн базовой станции (БС) и 

абонентской станции (АС), м; a(h

MS

) - поправочный коэффициент; R - расстояние между 



БС и АС, км. (h

MS

) зависит от типа местности, в которой действует система связи.  



В сельской местности (rural)/3/: 

?

?



? ?

.

дБ



94

.

40



log

33

.



18

log


78

.

4



10

2

10



?

?

?



?

f

f

L

L

urban

rural

 

(2) 



Выражение  (1)  учитывает  потери  в  районах  однородной  среды  во  всех 

направлениях, что понижает точность при неравномерной застройке. 

В то же время в соответствии с /4/ суммарные потери W

тр

 на трассе слагаются из 



трех компонентов: 

W

тр



=W

0

+W



rd

+W

md



 

(3) 


                           (2)

31

?????????  (1)  ?????????  ??????  ? 

???????  ??????????  ?????  ??  ????  ??-

??????????, ??? ???????? ???????? ??? 

????????????? ?????????.

?  ??  ??  ?????  ?  ????????????  ?  /4/ 

????????? ?????? W?? ?? ?????? ?????-

???? ?? ???? ???????????:

W

??

=W



0

+W

rd



+W

md

,



                       

(3)


??? W0 - ????????? ??? ????????????-

??? ? ????????? ????????????; 

Wrd  -?????????  ???  ?????????  ?? 

????? ?????????? ? ?? ??????; 

Wmd  -  ?????????  ??  ????????????? 

????????? ??????? ????, ????????? ??-

???? ?????? ?? ??????.

?????? (3) ?? ????? ?????? ?????? ? 

??????, ??? ?????????? ????? ????????-

?? ???????? ??????????? ? ???????????? 

????????? ?? ?????? ???????? (????????, 

???????, ?????? ?.?.?.).  

??????? W0 ?? (3) ?? ???????? Lrural 

?? (2), ???????

L

urban


=L

rural


+W

rd

+W



md

.

                     



(4)

?????? ?????? ??????? (4) ??????-

??  ???????????????  ?????????  ?  ????-

???? ?????????. ????????? ??????? ??? 

????????  ???????????????  ????????? 

?????  ????  ???????????  ??  ????????? 

?????????, ????????? ????.

???  ??????????  ????????  ??????-

???????? (??) ??????? ?????????? ???-

??????????  ???????  ?????????  ????? 

???????,  ?????  ?????  ?????  ??????? 

????????? ????? ?????? ??????? ?????-

????????  ?????????  ???????.  ???  ???-

???, ??? ?????? ??????? ????????????? 

?????????  ???????  ??????  ????????  ? 

????? ?? ???? ????? ??????? ?????????, 

? ????????? ??? ???, ??? ????????, ????-

????????  ?  ??????????  ????????????. 

???  ??????????????  ?????  ????  ?????-

???? ? ?????????????? ?????????? ????-

????? /5/.

?????? ??????????????? (5) ??????-

?? ??????? ??????? ????????? ????? ??-

?????, ??? ?? ?????? ????????? ? ?????? 

???????????? ???????:

X1 = X – Xs,

Y1 = Y – Ys,                    (5)

Z1 = Z – Zs.

?????? ??????????????? (6) ?????? 

???????  ??  ???????  ???????  ?  ???????-

??????? ????????? ?? ???? ???????????-

?? ????????? (??????).

 

где  W


0

  -  затухание  при  распространении  в  свободном  пространстве;  W

rd

  -


затухание  при  дифракции  от  крыши  ближайшего  к  АС  здания;  W

md

  -  затухание  от 



множественной дифракции плоских волн, вызванной рядами зданий на трассе. 

Однако (3) не может учесть потери в местах, где расстояние между ближайшими 

зданиями значительно и присутствует затухание от других объектов (например, деревья, 

заборы и.т.д.).   

Заменяя W

0

 из (3) на величину L



rural

 из (2) получим. 

L

urban


=L

rural


+W

rd

+W



md

 

(4) 



Важной  частью  формулы  (4)  является  распространение  радиоволн  в  сельской 

местности.  Программа  расчета  зон  покрытия  распространения  радиоволн  может  быть 

разработана из следующих положений, описанных ниже. 

Для  применения  диагрммы  направленности  (ДН)  антенны  необходимо 

преобразовать систему координат таким образом, чтобы базис новой системы координат 

задал  вектор  нормаль  максимального  излучения  антенны.  Это  значит,  что  вектор 

нормаль  максимального  излучения  антенны  должен  совпасть  с  одной  из  осей  новой 

системы  координат,  а  остальные  две  оси,  как  известно,  ортогональны  в  трехмерном 

пространстве. Эти преобразования могут быть выполнены с использованием известного 

алгоритма /5/. 

Первым преобразованием (5) является перенос системы координат таким образом, 

что ее начало совпадает с местом расположения антенны

 

X1 = X – Xs 



        Y1 = Y – Ys                                       

    


(5) 

Z1 = Z – Zs. 

Вторым  преобразованием  (6)  служит  поворот  по  часовой  стрелке  в 

горизонтальной плоскости на угол максимального излучения (азимут). 

?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

1

1



1

*

1



2

2

2



Z

Y

X

Z

Y

X

(6) 



           где 

 

?



?

?

?



?

?

?



0

)

(



)

(

1



azimuth

Sin

azimuth

Cos

     


0

)

(



)

(

azimuth



Cos

azimuth

Sin

?

     



?

?

?



?

?

1



0

0



(7) 

Третьим  преобразованием  (8)  является  поворот  по  часовой  стрелке  в 

вертикальной плоскости на угол максимального излучения (тильд). 

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

2



2

2

*



2

3

3



3

Z

Y

X

Z

Y

X

         где 



(8) 

?

?



?

?

?



?

?

0



0

1

2



     

)

(



)

(

0



tilt

Sin

tilt

Cos

     


?

?

?



?

?

?



)

(

)



(

0

tilt



Cos

tilt

Sin

 

(9) 



               (6)

??? 


 

где  W


0

  -  затухание  при  распространении  в  свободном  пространстве;  W

rd

  -


затухание  при  дифракции  от  крыши  ближайшего  к  АС  здания;  W

md

  -  затухание  от 



множественной дифракции плоских волн, вызванной рядами зданий на трассе. 

Однако (3) не может учесть потери в местах, где расстояние между ближайшими 

зданиями значительно и присутствует затухание от других объектов (например, деревья, 

заборы и.т.д.).   

Заменяя W

0

 из (3) на величину L



rural

 из (2) получим. 

L

urban


=L

rural


+W

rd

+W



md

 

(4) 



Важной  частью  формулы  (4)  является  распространение  радиоволн  в  сельской 

местности.  Программа  расчета  зон  покрытия  распространения  радиоволн  может  быть 

разработана из следующих положений, описанных ниже. 

Для  применения  диагрммы  направленности  (ДН)  антенны  необходимо 

преобразовать систему координат таким образом, чтобы базис новой системы координат 

задал  вектор  нормаль  максимального  излучения  антенны.  Это  значит,  что  вектор 

нормаль  максимального  излучения  антенны  должен  совпасть  с  одной  из  осей  новой 

системы  координат,  а  остальные  две  оси,  как  известно,  ортогональны  в  трехмерном 

пространстве. Эти преобразования могут быть выполнены с использованием известного 

алгоритма /5/. 

Первым преобразованием (5) является перенос системы координат таким образом, 

что ее начало совпадает с местом расположения антенны: 

 

X1 = X – Xs 



        Y1 = Y – Ys                                       

    


(5) 

Z1 = Z – Zs. 

Вторым  преобразованием  (6)  служит  поворот  по  часовой  стрелке  в 

горизонтальной плоскости на угол максимального излучения (азимут). 

?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

1

1



1

*

1



2

2

2



Z

Y

X

Z

Y

X

(6) 



           где 

 

?



?

?

?



?

?

?



0

)

(



)

(

1



azimuth

Sin

azimuth

Cos

     


0

)

(



)

(

azimuth



Cos

azimuth

Sin

?

     



?

?

?



?

?

1



0

0



(7) 

Третьим  преобразованием  (8)  является  поворот  по  часовой  стрелке  в 

вертикальной плоскости на угол максимального излучения (тильд). 

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

2



2

2

*



2

3

3



3

Z

Y

X

Z

Y

X

         где 



(8) 

?

?



?

?

?



?

?

0



0

1

2



     

)

(



)

(

0



tilt

Sin

tilt

Cos

     


?

?

?



?

?

?



)

(

)



(

0

tilt



Cos

tilt

Sin

 

(9) 



 

(7)


??????? ??????????????? (8) ??????-

??  ???????  ??  ???????  ???????  ?  ?????-

??????? ????????? ?? ???? ???????????-

?? ????????? (?????).

 

где  W


0

  -  затухание  при  распространении  в  свободном  пространстве;  W

rd

  -


затухание  при  дифракции  от  крыши  ближайшего  к  АС  здания;  W

md

  -  затухание  от 



множественной дифракции плоских волн, вызванной рядами зданий на трассе. 

Однако (3) не может учесть потери в местах, где расстояние между ближайшими 

зданиями значительно и присутствует затухание от других объектов (например, деревья, 

заборы и.т.д.).   

Заменяя W

0

 из (3) на величину L



rural

 из (2) получим. 

L

urban


=L

rural


+W

rd

+W



md

 

(4) 



Важной  частью  формулы  (4)  является  распространение  радиоволн  в  сельской 

местности.  Программа  расчета  зон  покрытия  распространения  радиоволн  может  быть 

разработана из следующих положений, описанных ниже. 

Для  применения  диагрммы  направленности  (ДН)  антенны  необходимо 

преобразовать систему координат таким образом, чтобы базис новой системы координат 

задал  вектор  нормаль  максимального  излучения  антенны.  Это  значит,  что  вектор 

нормаль  максимального  излучения  антенны  должен  совпасть  с  одной  из  осей  новой 

системы  координат,  а  остальные  две  оси,  как  известно,  ортогональны  в  трехмерном 

пространстве. Эти преобразования могут быть выполнены с использованием известного 

алгоритма /5/. 

Первым преобразованием (5) является перенос системы координат таким образом, 

что ее начало совпадает с местом расположения антенны: 

 

X1 = X – Xs 



        Y1 = Y – Ys                                       

    


(5) 

Z1 = Z – Zs. 

Вторым  преобразованием  (6)  служит  поворот  по  часовой  стрелке  в 

горизонтальной плоскости на угол максимального излучения (азимут). 

?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

1

1



1

*

1



2

2

2



Z

Y

X

Z

Y

X

(6) 



           где 

 

?



?

?

?



?

?

?



0

)

(



)

(

1



azimuth

Sin

azimuth

Cos

     


0

)

(



)

(

azimuth



Cos

azimuth

Sin

?

     



?

?

?



?

?

1



0

0



(7) 

Третьим  преобразованием  (8)  является  поворот  по  часовой  стрелке  в 

вертикальной плоскости на угол максимального излучения (тильд). 

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

2



2

2

*



2

3

3



3

Z

Y

X

Z

Y

X

         где 



(8) 

?

?



?

?

?



?

?

0



0

1

2



     

)

(



)

(

0



tilt

Sin

tilt

Cos

     


?

?

?



?

?

?



)

(

)



(

0

tilt



Cos

tilt

Sin

 

(9) 



              

(8)


???

 

где  W



0

  -  затухание  при  распространении  в  свободном  пространстве;  W

rd

  -


затухание  при  дифракции  от  крыши  ближайшего  к  АС  здания;  W

md

  -  затухание  от 



множественной дифракции плоских волн, вызванной рядами зданий на трассе. 

Однако (3) не может учесть потери в местах, где расстояние между ближайшими 

зданиями значительно и присутствует затухание от других объектов (например, деревья, 

заборы и.т.д.).   

Заменяя W

0

 из (3) на величину L



rural

 из (2) получим. 

L

urban


=L

rural


+W

rd

+W



md

 

(4) 



Важной  частью  формулы  (4)  является  распространение  радиоволн  в  сельской 

местности.  Программа  расчета  зон  покрытия  распространения  радиоволн  может  быть 

разработана из следующих положений, описанных ниже. 

Для  применения  диагрммы  направленности  (ДН)  антенны  необходимо 

преобразовать систему координат таким образом, чтобы базис новой системы координат 

задал  вектор  нормаль  максимального  излучения  антенны.  Это  значит,  что  вектор 

нормаль  максимального  излучения  антенны  должен  совпасть  с  одной  из  осей  новой 

системы  координат,  а  остальные  две  оси,  как  известно,  ортогональны  в  трехмерном 

пространстве. Эти преобразования могут быть выполнены с использованием известного 

алгоритма /5/. 

Первым преобразованием (5) является перенос системы координат таким образом, 

что ее начало совпадает с местом расположения антенны: 

 

X1 = X – Xs 



        Y1 = Y – Ys                                       

    


(5) 

Z1 = Z – Zs. 

Вторым  преобразованием  (6)  служит  поворот  по  часовой  стрелке  в 

горизонтальной плоскости на угол максимального излучения (азимут). 

?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

1

1



1

*

1



2

2

2



Z

Y

X

Z

Y

X

(6) 



           где 

 

?



?

?

?



?

?

?



0

)

(



)

(

1



azimuth

Sin

azimuth

Cos

     


0

)

(



)

(

azimuth



Cos

azimuth

Sin

?

     



?

?

?



?

?

1



0

0



(7) 

Третьим  преобразованием  (8)  является  поворот  по  часовой  стрелке  в 

вертикальной плоскости на угол максимального излучения (тильд). 

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

?



?

?

2



2

2

*



2

3

3



3

Z

Y

X

Z

Y

X

         где 



(8) 

?

?



?

?

?



?

?

0



0

1

2



     

)

(



)

(

0



tilt

Sin

tilt

Cos

     


?

?

?



?

?

?



)

(

)



(

0

tilt



Cos

tilt

Sin

 

(9) 



  

(9)


 

??  ???????  1  ???????????  ?????? 

??????????????.


32

  

На рисунке 1 произведено данное преобразование. 



 

 

Xs, Ys, Zs – координаты секторной антенны; 



? – вертикальный угол места в новой системе координат

? – горизонтальный угол места в новой системе координат; 

Xm, Ym, Zm – координаты мобильной станции 

Рисунок 1 

 Преобразование системы координат 



 

В  соответствии  с  этими  преобразованиями  пространства  и  (4)  разработана 

программа  расчета  зон  покрытия  в  городской  среде  с  учетом  параметров  отдельного 

микрорайона  с  использованием  языка  программирования  MATLAB  /6/.  Блок  схема 

программы представлена на рисунке 2.  

Для  проверки  корректности  расчетов  выполнен  анализ  распространения 

радиоволн в свободном пространстве для секторной антенны K730368 (характеристики 

представлены в /7/). Из рисунка 2 видно, что программа позволяет производить расчеты 

и  в  свободном  пространстве.  Секторная  антенна  выбрана  из  соображений  проверки 

корректности  преобразования  пространства,  т.к.  у  нее  присутствует  нормаль 

максимального  излучения,  в  отличие  от  антенны  с  круговой  ДН  в  горизонтальной 

плоскости. 

Результаты  расчета  зоны  покрытия    в  свободном  пространстве  представлены  на 

рисунке  3,  а  в  таблице  1  произведено  их  сравнение  с  теоретическими  расчетами. 

Теоретический результат основан на обратноквадратичной зависимости уровня сигнала 

от расстояния для свободного пространства  /4/. 

 

X3 


Z3 

Z2 


X2 

X1 


Z1 

Y1 




Tilt 


azimuth 

Ys 


Xs 

Zs 


Ym 

Xm 


Zm 



Xs, Ys, Zs – ?????????? ????????? ???????;

? – ???????????? ???? ????? ? ????? ??????? ?????????;

? – ?????????????? ???? ????? ? ????? ??????? ?????????;

Xm, Ym, Zm – ?????????? ????????? ???????.

??????? 1 

 ?????????????? ??????? ?????????



?????????.  ?????????  ???????  ??????? 

??  ???????????  ????????  ???????????? 

?????????????? ????????????, ?.?. ? ??? 

????????????  ???????  ????????????? 

?????????, ? ??????? ?? ??????? ? ???-

????? ?? ? ?????????????? ?????????.

?????????? ??????? ???? ????????  ? 

?????????  ????????????  ???????????? 

?? ??????? 3, ? ? ??????? 1 ??????????? 

?? ????????? ? ?????????????? ???????-

??. ????????????? ????????? ??????? ?? 

??????????????????? ??????????? ????-

?? ??????? ?? ?????????? ??? ?????????? 

????????????  /4/.

?  ????????????  ?  ?????  ?????????-

??????? ???????????? ? (4) ??????????? 

?????????  ???????  ???  ????????  ?  ??-

???????  ?????  ?  ??????  ??????????  ??-

???????? ??????????? ? ?????????????? 

?????  ????????????????  MATLAB  /6/. 

????-?????  ?????????  ????????????  ?? 

??????? 2. 

???  ????????  ????????????  ?????-

???  ????????  ??????  ??????????????? 

?????????  ?  ?????????  ???????????? 

??? ????????? ??????? K730368 (?????-

?????????  ????????????  ?  /7/).  ??  ??-

????? 2 ?????, ??? ????????? ????????? 

??????????? ??????? ? ? ????????? ???-


33

 

Рисунок 2 – Блок схема программы расчета зон покрытия в городской среде 



 

 

Рисунок 3 – Расчет зоны покрытия секторной антенны в свободном пространстве 



Расчет диаграммы 

направленности в 

свободном пространстве 

Расчет L


rural

 

Расчет



 

W



 

W

rd



 

W

md



 

Определение уровня сигнала 

Ввод основных характеристик 

секторов города 

Ввод основных параметров  

антенны и ее расположение  

??????? 2 – ????-????? ????????? ??????? ??? ???????? ? ????????? ?????

 

Рисунок 2 – Блок схема программы расчета зон покрытия в городской среде 



 

 

Рисунок 3 – Расчет зоны покрытия секторной антенны в свободном пространстве 



Расчет диаграммы 

направленности в 

свободном пространстве 

Расчет L


rural

 

Расчет



 

W



 

W

rd



 

W

md



 

Определение уровня сигнала 

Ввод основных характеристик 

секторов города 

Ввод основных параметров  

антенны и ее расположение  

??????? 3 – ?????? ???? ???????? ????????? ??????? ? ????????? ????????????


34

??????? 1 – ?????? ???? ???????? ??????????????? ????????? ? ????????? ???-

?????????

Таблица 1 

Расчет зоны покрытия распространения радиоволн в свободном пространстве 

Контрольная 

точка 





С 



Результат 

расчета 


мощности, дБм 

-35.4276 

-41.5359 

-45.0870 

-47.6004 

-49.5473 

Теоретический 

результат, дБм 

-35.43 

-41.54 


-45.09 

-47.6 


49.55 

Анализ свидетельствует, что программа осуществляет определение зон покрытия 

без ошибок.  

Применяя программный продукт и вышеизложенную методику, определяем зону 

покрытия распространения радиоволн транкинговой связи NEXEDGE для города Астана 

и микрорайона  Х. Микрорайон представляет собой  квадрат с  длиной стороны  1400 м, 

средняя  высота  домов  60  метров,  среднее  расстояние  между  улицами  40  метров, 

передающая антенна DS 8 /8/ c частотой 160 МГц и высотой подвеса 95 метров. Расчет 

зоны покрытия с учетом микрорайона Х представлен на рисунке 4, из которого видно, 

что  в  зоне  микрорайона  Х  уровень  сигнала  по  сравнению  с  сигналом  в  типичной 

городской застройке отличается от -95 дБм и составляет -102 дБм. 

Сравним результат с экспериментальными исследованиями /9/, представленными 

на рисунке 5  

 

 



Рисунок 4 – Теоретическая зона покрытия транкинговой связи 

??????  ???????????????,  ???  ???-

??????  ????????????  ???????????  ??? 

???????? ??? ??????. 

????????  ???????????  ???????  ? 

?????????????? ????????, ?????????? 

????  ????????  ???????????????  ?????-

???? ???????????? ????? NEXEDGE ??? 

??????  ??????  ?  ???????????  ?.  ??-

????????  ????????????  ?????  ???????  ? 

??????  ???????  1400  ?,  ???????  ????-

?? ????? 60 ??????, ??????? ?????????? 

?????  ???????  40  ??????,  ?????????? 

??????? DS 8 /8/ c ???????? 160 ??? ? 

??????? ??????? 95 ??????. ?????? ???? 

???????? ? ?????? ??????????? ? ????-

??????? ?? ??????? 4, ?? ???????? ?????, 

??? ? ???? ??????????? ? ??????? ?????-

?? ?? ????????? ? ???????? ? ???????? 

?????????  ?????????  ??????????  ??  -95 

??? ? ?????????? -102 ???.

???????  ?????????  ?  ??????????-

???????? ?????????????? /9/, ????????-

??????? ?? ??????? 5. 

Таблица 1 

Расчет зоны покрытия распространения радиоволн в свободном пространстве 

Контрольная 

точка 


С 



Результат 



расчета 

мощности, дБм 

-35.4276 

-41.5359 

-45.0870 

-47.6004 

-49.5473 

Теоретический 

результат, дБм 

-35.43 


-41.54 

-45.09 


-47.6 

49.55 


Анализ свидетельствует, что программа осуществляет определение зон покрытия 

без ошибок.  

Применяя программный продукт и вышеизложенную методику, определяем зону 

покрытия распространения радиоволн транкинговой связи NEXEDGE для города Астана 

и микрорайона  Х. Микрорайон представляет собой  квадрат с  длиной стороны  1400 м, 

средняя  высота  домов  60  метров,  среднее  расстояние  между  улицами  40  метров, 

передающая антенна DS 8 /8/ c частотой 160 МГц и высотой подвеса 95 метров. Расчет 

зоны покрытия с учетом микрорайона Х представлен на рисунке 4, из которого видно, 

что  в  зоне  микрорайона  Х  уровень  сигнала  по  сравнению  с  сигналом  в  типичной 

городской застройке отличается от -95 дБм и составляет -102 дБм. 

Сравним результат с экспериментальными исследованиями /9/, представленными 

на рисунке 5  

 

 

Рисунок 4 – Теоретическая зона покрытия транкинговой связи 



??????? 4 – ????????????? ???? ???????? ???????????? ?????

35

 

Рисунок 5 – Экспериментальная зона покрытия транкинговой связи 



 

Из рисунка 5 видно, что уровень сигнала в микрорайоне X составляет –103 дБм. 

Результат расчета незначительно отличается от экспериментальных данных. 

К особенностям данной программы можно отнести то, что нет необходимости в 

данных  по  каждому  единичному  строению,  строительным  материалам,  очень  точной 

трех мерной карты местности. В месте с этим метод позволяет учитывать неоднородную 

застройку.  Программа  также  позволяет  вести  расчет  для  нескольких  антенн 

одновременно, работающих на различных частотах. 

 

?????? ?????????? 

 

1 Бабков В.Ю., Вознюк М.А., Михайлов П. А. Сети мобильной связи. Частотно - 



территориальное планирование. – М.: Горячая линия – Телеком, 2007.- 224 с.  

2  Бузов  А.Л.,  Казанский  Л.С.  Антенно-фидерные  устройства  базовых  станций 

подвижной связи: основные требования и проблемы проектирования.  – М: Мобильные 

системы, 1998.- 250 с. 

3  Hata  M.  Radio  link  design  of  cellular  land  mobile  communication  system  //  IEEE 

Trans.-1992. VT-31, 1982, #1. P 25-31. 

4 В.Ю.Бабков, М.А.Вознюк, В.И. Дмитриев. Системы мобильной связи Спб ГУТ. 

– СПб, 1999. – 331с. 

5  Корн  Г.А.,  Корн  Т.М.  Справочник  по  математике  для  научных  работников  и 

инженеров. М 1973.- 831 с. 

6  Дьяконов  В.П.  MATLAB  6.5  sp1/7.0  Simulink  5/6  в  математике  и 

моделировании.- М: Салон-Прес, 2005.- 575 с. 

7 www.kathrein.com 

8 www.radial.ru/catalog/antennas 

9 Вестник Алматинского Института Энергетики и Связи № 4(7) 2009 г. с. 39-42 

 

??????? 5 – ????????????????? ???? ???????? ???????????? ?????



2.  ?????  ?.?.,  ?????????  ?.?. 

???????-????????  ??????????  ??????? 

??????? ????????? ?????: ???????? ???-

???????  ?  ????????  ??????????????.  – 

?: ????????? ???????, 1998.- 250 ?.

3. Hata M. Radio link design of cellular 

land mobile communication system // IEEE 

Trans.-1992. VT-31, 1982, #1. P 25-31.

4.  ?.?.??????,  ?.?.??????,  ?.?. 

????????.  ???????  ?????????  ????? 

??? ???. – ???, 1999. – 331?.

5. ???? ?.?., ???? ?.?. ?????????? 

?? ?????????? ??? ??????? ?????????? 

? ?????????. ? 1973.- 831 ?.

6. ???????? ?.?. MATLAB 6.5 sp1/7.0 

Simulink 5/6 ? ?????????? ? ??????????-

???.- ?: ?????-????, 2005.- 575 ?.

7. www.kathrein.com

8. www.radial.ru/catalog/antennas

9. ??????? ???????????? ????????? 

?????????? ? ????? ? 4(7) 2009 ?. ?. 39-

42

?? ??????? 5 ?????, ??? ??????? ???-



????  ?  ???????????  X  ??????????  –103 

???.  ?????????  ???????  ????????????? 

??????????  ??  ?????????????????  ???-

???.


?  ????????????  ??????  ????????? 

????? ??????? ??, ??? ??? ??????????-

???  ?  ??????  ??  ???????  ?????????? 

????????,  ????????????  ??????????, 

????? ?????? ?????????? ????? ??????-

???. ?????? ? ???? ????? ????????? ???-

??????  ????????????  ?????????.  ???-

?????? ????? ????????? ????? ?????? ??? 

?????????? ?????? ????????????, ????-

?????? ?? ????????? ????????.



?????? ??????????

1.  ??????  ?.?.,  ??????  ?.?.,  ??-

?????? ?. ?. ???? ????????? ?????. ??-

?????? - ??????????????? ????????????. 

–  ?.:  ???????  ?????  –  ???????,  2007.- 

224 ?. 

1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   24


©emirsaba.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет