Оцінка впливу умов поширення радіосигналу на якість зв’язку

Реальний розрахунок поширення електромагнітного поля реалізується за допомогою двох моделей – “великої відстані” і “малої відстані”. Модель “малої відстані” відображає інтерферен-ційну структуру електромагнітного поля, що виникає внаслідок взаємодії хвиль передавача. Теоретична сумарна величина електромагнітного поля в кожній точці простору визначається амплітудами і фазами декількох когерентних хвиль, які за рахунок багаторазових віддзеркалень пройшли шлях різної довжини від передавача до заданої точки прийому. Очевидно, що структура поля на малих відстанях є немонотонною і нестаціонарною. Збільшення або зменшення напруже-ності поля не пов'язане з відстанню до передавача, оскільки визначається випадковим станом радіо-каналу (взаємним розташуванням і пересуванням приймача, передавача і перешкод) у кожен мо-мент часу. В результаті можливі дуже сильні зміни величини електромагнітного поля на невеликих відстанях і упродовж коротких проміжків часу.

Розрахунки згідно з моделлю “малої відстані дають змогу визначити реальну структуру і статистичні характеристики сигналу в локальній області простору (точці прийому), що є складним завданням, оскільки сигнал передавача зазнає багатопроменевого поширення радіохвиль навіть за умови, що абонент нерухомий.

Для максимальної адаптації створеної моделі до умов місцевості необхідно розглянути такі варіанти:

-передмістя та сільська місцевість;

-територія в межах міста.

Передмістя та сільська місцевість, як правило, передбачає існування невеликої кількості населення, та, зазвичай, – високі швидкості руху (більше за 100 км/год), забезпечується умова прямої видимості між передавальною та приймальною антенами, існує незначна кількість перешкод, спричинених рельєфом місцевості.

В цьому випадку на вході приймача є одна явно виражена основна копія сигналу і невелика кількість додаткових копій, амплітуди яких істотно менші від амплітуди основної копії. Вважається, що фаза основної копії сигналу постійна, а амплітуда не зазнає швидких завмирань, її величина визна-чається середнім значенням потужності відповідно до моделі “великої відстані”. В цьому випадку розподіл ймовірностей амплітуди прийнятого сигналу описується законом Райса:

Територія в межах міста передбачає велику густину населення, невисокі швидкості руху (до 50 км/год), відсутність прямої видимості та велику кількість перешкод, зумовлених значною густиною забудови.

Для цієї території при моделюванні необхідно врахувати дифузійне розсіювання сигналу, внаслідок чого не існує виділеного променя з особливими характеристиками поширення між передавачем та приймачем. В результаті амплітуди копій сигналу, що надходять на вхід приймача, приблизно однакові.

У цьому випадку розподіл ймовірностей амплітуди сумарного прийнятого сигналу описується законом Релея:

Ці моделі допоможуть з оцінкою таких форм погіршення якості радіозв’язку, як наявність перешкод, ефект Доплера, шуми та стан атмосфери, залишаючи без уваги втрати сигналу у вільному просторі.

Для оцінки втрат у вільному просторі доцільно використати модель каналу Free Space Path Loss із бібліотеки RF Impairments MATLAB. У цій бібліотеці міститься шість видів каналів зв’язку, які необхідні при моделюванні температурних та погодних умов, I/Q дисбалансу, фазового шуму та частотного/фазового зміщення. Блок Free Space Path Loss симулює втрату сигналу залежно від відстані між передавачем і приймачем, а також зменшує амплітуду вхідного сигналу. В основі роботи цього блока лежить модель “великої відстані”. Основою розрахунку дальності радіозв'язку за моделлю “великої відстані” є формула для поширення радіохвиль у вільному просторі з відповідними поправковими коефіцієнтами. Відповідно до неї потужність сигналу в точці приймання на заданій відстані від передавача дорівнює

Дослідження впливу умов поширення радіосигналу на якість зв’язку за допомогою імітаційної моделі

На основі попереднього планування необхідно створити модель каналу зв’язку та узгодити її із блоками бібліотеки RF Impairments. Для створення каналу необхідно спроектувати власну S-функцію (код підпрограми MATLAB), прикріплену до відповідного блока в Simulink. Її структура ґрунтується на поданій теорії та виразах (1)–(3) і дає змогу здійснювати розрахунок до зазначених варіантів покриття території.

Рис. 3. S-функція каналу зв’язку та завершена імітаційна модель системи CDMA

Покажемо розрахунок для варіанта покриття території в межах міста. Початкові параметри цієї моделі задані нижче:

-швидкість передавання в розмовному каналі – 9.6 Кбіт/с;

-середня відстань між базовою станцією та абонентом – 2 км;

-несуча частота базової станції: 2000 МГц;

-швидкість руху абонентів: 36 км/год;

-температура: 20 град. Цельсія;

-відношення потужності корисного сигналу до сторонніх завад: 10дБ.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: