Однойизважнейшиххарактеристикраспространениярадиосигналаявляетсяегозатуханиевканалесвязи.ЗатуханиеLопределяетсякакотношениепередаваемоймощности𝑃𝑡сигналакпринимаемой𝑃𝑟ивыражаетсяв дБ как положительнаявеличина:
𝐿=10lg(𝑃𝑡/𝑃𝑟). (1)
Отсюдавыразимпринимаемуюмощность:
𝑃𝑟=𝑃𝑡/10𝐿//0. (2)
То есть зная передаваемую мощность и затухание в децибелах можнонайтивеличину принимаемоймощность.
Затуханиеможнооценить,используятуилиинуюмодельраспространениясигнала.Моделираспространенияврадиоканалахопределяют зависимость затухания сигнала от расстояния между приемной ипередающей антеннами и параметров радиоканала, таких как коэффициентыусиленияантенн,средняячастотаиспользуемогодиапазона,высотыустановкиантенн, характерместности ит.д.
Простейшаямодельраспространениясигнала–модельсвободногопространства,описываемаяследующимвыражением:
𝐿=−10lg(𝐺𝑟)−10lg(𝐺𝑡)−20lg𝜆 +20lg𝑑 +20lg(4𝜋), (3)
где 𝐺𝑟и 𝐺𝑡– коэффициенты усиления приемной и передающей антенн, 𝜆 –длина волны, 𝑑 – расстояние между приемной и передающей антеннами. Болееудобнаследующая форма записи:
𝐿=−𝐺𝑟дБ−𝐺𝑡дБ+20lg𝑓МГц +20lg𝑑км + 32.44, (4)
есликоэффициентыусиленияантеннданывдецибелах,частотавмегагерцах,расстояниев километрах.
Вреальныхусловияхраспространениярадиосигналанаместностивеличина затухания зависит от комплекса факторов, определяющих характерраспространениярадиоволн. К ним относятся:
· отражениесигналаотобъектов,имеющихразмеры,превосходящиедлинурадиоволны;
· дифракциярадиоволн,длякоторойхарактернопреломлениерадиосигналана путираспространения;
· рассеиваниерадиосигнала,котороепроисходитприналичиинаместностибольшогочислаобъектов,размеромменьшедлинырадиоволны (например,лиственные деревья);
· эффектДоплера,имеющийместоприперемещенииподвижногообъекта.
Этифакторыучитываютсявразличныхэмпирическихмоделях(полученныхисходяизэкспериментальныхданных).Однаизтакихмоделей–модельХаты.Согласноей,среднеезатуханиерадиосигналавгородскихусловияхрассчитываетсяпоэмпирическойформуле, дБ:
𝐿г=69.55+26.16lg𝑓МГц −13.82lgℎ𝑡[м] −𝐴(ℎ𝑟[м])+
(5)
(44.9−6.55lgℎ𝑡[м])lg𝑑км,
где 𝑓 = 150...1500 МГц – частота радиосигнала; ℎ𝑡= 30...200 м – высота пере-дающей антенны; ℎ𝑟= 1...10 м – высота приемной антенны; 𝑑 = 1...20 км –расстояние между антеннами; 𝐴(ℎ𝑟) – поправочный коэффициент для высотыантенныподвижногообъекта,зависящийоттипаместности.
Длямалыхисреднихгородов
(6)
Длябольшихгородов:
(7)
Для диапазона частот 1,5...2 ГГц используется модель COST231–Hata,которая является модифицированным вариантом модели Хаты. Формула длярасчетасреднего затухания вгороде:
(8)
где С = 0 дБ для малых и средних городов; С = 3 дБ для больших городов.Поправочный коэффициент 𝐴(ℎ𝑟)определяется выражением
(9)
Заданиенарасчет
Базоваястанция(БС)сетиподвижнойсвязиизлучаетрадиосигналчастотой𝑓(МГц).НавходпередающейантенныБСподаетсясигналмощностью 𝑃𝑡(Вт). Антенна базовой станции расположена на высоте ℎ𝑟(м)и имеет коэффициент усиления 𝐺𝑡(дБ). Соответствующие параметры дляантеннымобильнойстанции(МС):ℎ𝑟=1.5м,𝐺𝑟=3дБи.Построитьзависимостьзатуханияиуровнямощностисигналанавыходеприемнойантенны МС 𝑃𝑟(мВт) от расстояния 𝑑 (км) до антенны БС для следующихмоделейраспространения:
а)модельсвободногопространства;
б) модель Хаты (𝑓< 1500 МГц) либо COST231–Hata (𝑓> 1500 МГц) длябольшогогорода;
в)модельХаты(𝑓<1500МГц)либоCOST231–Hata(𝑓>1500МГц)длямалого/среднего города.
Прирасчетахзначенияdпринятьравнымиот1до20кмсшагом1км.
Необходимыеданныевзятьизтаблицы1.
Таблица1
| Вариант | F (МГц) | Pt (Вт) | ht (м) | Gt (дБи) |
Расчетная часть
Строим графики зависимости затухания и уровня мощности сигнала модель свободного пространства.
Пример расчёта затухания и уровня мощности сигнала модель свободного пространства. 
Строим графики зависимости затухания и уровня мощности сигнала модель COST231 – Hata (f> 1500 МГц) для маленького/ среднего города.
Пример расчёта затухания и уровня мощности сигнала модель COST231 – Hata (f> 1500 МГц) для маленького/ среднего города.
Строим графики зависимости затухания и уровня мощности сигнала модель COST231 – Hata (f> 1500 МГц) для большого города
Пример расчёта затухания и уровня мощности сигнала модель COST231 – Hata (f> 1500 МГц) для большого города
Список использованной литературы:
1. Пономарёв, Л.И. Антенные системы сотовой связи / Л.И. Пономарёв, А.И. Скородумов, А.Ю. Ганицев. - М.: Вузовская книга, 2015. - 320 c.
2. Берлин, А.Н. Сотовые системы связи: Учебное пособие / А.Н. Берлин. - М.: БИНОМ. ЛЗ, ИНТУИТ, 2013. - 360 c.
3. Бабков, В.Ю. Сотовые системы мобильной радиосвязи: Учебное пособие для ВУЗов / В.Ю. Бабков. - СПб.: BHV, 2013. - 432 c
4. Андреев, В.А. Направляющие системы электросвязи в 2-х т., т.1-Теория передач и влияния: Учебник для вузов / В.А. Андреев. - М.: ГЛТ, 2011. - 424 c.
5. Бабков, В.Ю. Системы мобильной связи: термины и определения / В.Ю. Бабков, Г.З. Голант, А.В. Русаков. - М.: ГЛТ, 2009. - 158 c.