Nacrtovanje lege baznih postajˇ - RISris.hamradio.si/2006/media/gradivo/s52d/s52d-a4.pdf · • zahtevno kanalsko kodiranje (popravljanje napak pri sprejemu) • ˇcipi narejeni

Iztok Saje, MOBITEL – Slovenija 1

Nacrtovanje lege baznih postajIztok, S52D

Novo mesto, 14. januar 2006E-mail: [email protected]

1 Radioamaterji in radio

GSM je v vsakem zepu, radioamaterji vemo vse o radiu . . .Poleg uspeha GSM, prihaja:

• digitalna TV (DVB), tudi v zep kot DVB–H,• WiMax za prenos paketkov (802.16d),• WiMax z mobilnostjo, zvezno pokrivanje (802.16e),• UMTS se siri z HSPA (Hitri prenos paketkov).

In vsi pricakujejo, da o tem nekaj vemo.

2 Princip celicne telefonije

Ideja razdelana ze 1947 leta. Celice: ponavljanje frekvenc. Mobilnost: prehajanjemed celicami

��

��

��

��

TX F1 TX F1TX F2

Motnje na F1

prehod prehod

HAM: omejuje nas sum, ne QRM. QRM: FM, ne SSB. Digitalni sistemi: bitna na-paka (signal/motnje).


3 Primer mobilnega omrezja

Celice ponazorimo s sesterokotniki, ceprav je dejansko radijsko pokrivanje drugacno.Gostota uporabnikov doloca velikost posamezne celice.

4 Kje so razlike?

Radioamaterji imamo dovolj frekvenc, omejuje nas sum in le na KV tudi QRM.Novi sistemi:

• digitalne modulacije (kompresija govora)• zahtevno kanalsko kodiranje (popravljanje napak pri sprejemu)• cipi narejeni za en sistem (SW radio prihaja)• veliko stevilo uporabnikov, velike serije• ozki frekvencni pasovi

kriterij: kbit/sec/MHz/km2

Fizika je ista.

5 Razsirjanje radijskih valov

TX oddaja moc Ptx z anteno Gtx v smeri sprejemnika.Sprejemnik ima efektivno sprejemno povrsino Arx.Velja: Arx = λ2Grx

4πSprejeta moc na oddaljenosti r v praznem prostoru je:

Prx

Ptx=

GtxArx

4πr2=

GtxGrxλ2

(4πr)2= GtxGrx(

c

4πfr)2

Kjer sta Gtx in Grx dobitka sprejemne in oddajne antene,Ptx je moc oddajnika, Prx je sprejeta moc sprejemnika,Arx je efektivna povrsina sprejemne antene,λ je valovna dolzina, c je svetlobna hitrost.


6 Radio na meji dveh snovi

Ko elektromagnetno valovanje pade na mejo dveh snovi, se ga del odbije (reflek-tira), del ga snov vpije (absorbira), del ga snov prepusti (transmitira).Vpadni kot je enak odbitemu kotu. Lomni kolicnik na meji dveh snovi je odvisenod hitrosti razsirjanja, oziroma od dialektricnosti in permeabilnosti.

Snov 2Snov 1

V prozorni snovi je µ zelo blizu 1, zato je lomni kolicnik pri prehodu s praznimprostorom n =

√ε.

7 Meja dveh snovi

Ce upostevamo se izgube v snovi (specificna prevodnost), je izracun, kako se poljedeli, bolj zapleten. Lahko pride do spremembe pri polarizaciji valovanja.Odboj na hrapavih povrsinah je difuzen: razprsen je na vse strani.

8 Fresnelove cone

Vec energije je v notranjih conah. Sosednje cone so si v protifazi.Razlika poti ≤ λ

2 .


n = 1

n = 2

n = 3

n = 4

R1 R2

r1 r2

9 Uklonsko slabljenje klinaste ovire

Ovire na poti zastrejo Fresnelove cone. Najpreprostejsa ovira je klinasta ovira.V praksi je mehanizem bolj kompliciran, saj na uklon vpliva tudi oblika ovire,porascenost itd.

��

��

0

H

TX RX

10 Vpliv ovire

Dokler ovira ne zastre prve Fresnelove cone, jakost signala za oviro varira in zacnepodati, ko jo doseze. Pri nacrtovanju radijskih zvez skusamo vedno ohraniti prvoFresnelovo cono brez ovir.


Slabljenje brez ovire

− 3 dB

Polje

H ovire0

11 Razsirjanje radijskih valov po pokrajini

12 Vplivi

Na razsirjanje radijskih valov vpliva:

• radijska vidljivost, sencenje• odboj od povrsine zemlje, hribov, zgradb itd.• uklon na razlicno oblikovanih ovirah• veckratni uklon• razprsitev, sipanje• absorbcija: dodatne izgube zaradi drevja, zgradb itd• valovod po kanjonu ulice, v tunelu

13 Presih

Hkrati nastopa vec mehanizmov - razlicne komponente, razlicne poti. Zaradi fa-znega zasuka lahko pride do opaznih nicel, tudi vec kot 20dB slabljenja.


Jakost polja

Oddaljenost [km]

Oddaljenost [m]

To

To

Pocasni in hitri presih (fading).

14 Izracun pokrivanja

Za izracun radijskega pokrivanja dolocenega oddajnika v realnem okolju ni ana-liticnih resitev.Zadovoljiv rezultat

• statisticne metode

Prakticno nemogoce je dolociti vse detalje za vsako komponento sprejetega si-gnala.

15 Meritve

Obsezne meritve v razlicnih okoljih:

• mesta, podezelje, ravni teren, hribcevje, gore,• morje, jezera, puscave, pragozd . . .

Sprva predvsem za difuzijo:

• TX na visokih legah,• razdalje cez 50 km.

Sedaj vse vec za mesta, razdalje do 1 km.

16 Digitalni modeli

DMR z rastrom 100 m pred leti, sedaj:

• raster 25 m, podatki o tipu terena (gozd, voda, polje)• 3D modeli his


Vpliv na tocnost izracuna.Nimamo:

• materiali zgradb• debeline sten, okna

17 Okomura

1962–1965 obsezne meritve v in okoli Tokya na frekvencah od 500 MHz do 2 GHz.Rezultati so v obliki tabel, ki so jih priredili v Evropi (CCIR) in drugod.Tabele podajajo dodatno (poleg slabljenja praznega prostora) slabljenje na razlicniodaljenosti od oddajnika, z razlicnima visinama anten in po razlicnem terenu.Dodatne tabele dodajajo se razliko za uklonjen teren ipd.

18 Primer CCIR

Za koordinacijo med drzavami.

19 Hata

Formule na osnovi Okomurinih tabel.Okomura–Hata metoda velja za

• frekvence od 150 MHz do 1500 MHz,• visino antene oddajnika od 30 m do 200 m,• razdalje od 1 km do 20 km od oddajnika.

Efektivna visina oddajnika: povprecje od 3 km do 15 km.


20 Izboljsave

Komercialni programi:

• uklon cez osamljeno oviro,• vrsta terena,• vec vrst terena na poti.

Primer: 9999 ima 12 parametrov za posamezno smer

21 Mesta

COST231–Walfish–Ikegami metoda.Uposteva:

• visino zgradb,• sirino ulic.• razdaljo med zgradbami,• smer ulic glede na smer med oddajnikom in sprejemnikom.

Za oddajnike nad visino streh so zelo dobri rezultati.Napaka ima STD od 4 do 8 dB.

22 Zgradbe

Za dober izracun rabimo dobre podatke.Metoda sledenja zarkov (Ray tracing):

• izracunamo vsak zarek,• za vsako tocko sestevek vseh zarkov (faza, zakasnitve).

Podobno sencenju pri filmih/grafiki.Izredno zahtevna za izracun, daje zadovoljive rezultate tudi za oddajnike pod ni-vojem streh.


23 Stara Ljubljana

Antene niso vedno na hribu ali nad strehami

24 Postopek izracuna

Vecina metod racuna samo posamezno smer.Definiramo lokacijo in visino antene.

• COST231: dobitek ter razmerje naprej/nazaj lokacije.

Program izracuna slabljenje za vsako smer (recimo 360 smeri po 1 stopinjo).Za posamezne celice:

• pomnozimo z diagramom antene,• moc TX in slabljenje kabla,• zelo hitre spremembe.

25 Orodje

Komercialni program, vec modelov, dobri zemljevidi.Uglasevanje modelov z meritvami na terenu.Napaka: STD do 6 dBZelo groba ocena za pokrivanje v zgradbah.


26 Ljubljana, UMTS

Prve celice, leta 2003.

27 Izbira lokacije

Kaj zelimo pokriti, kje ne smemo motiti.Koliko uporabnikov bo v celici (stevilo istocasnih pogovorov).Vec moznih lokacij

• kje dobimo soglasja lastnikov,• kaksne so omejitve za antene.

Vcasih sprememba vpliva tudi na sosednje lokacije.Izracune stalno ponavljamo z azurnimi podatki.

28 Pokrivanje ni vse

Poleg izracuna potrebujemo se:

• stanje delujocih celic,• prometni izracuni (poseljenost, statistike iz sistema),• primerjava meritev s terene.

Planiranje:

• hitra izbiro moznih lokacij,• spremljanje gradnje itd.

GIS (Geographic Information System) orodja.


29 Osnovni pogled

30 Analiza meritev


31 Novo mesto

Kako dela celica na SGP Pionir?

32 3D pogled

Bohinjsko jezero

33 Lj hise

Nacrtovanje z igralno palico.


34 Povzetek

Planiranje omrezja je enostavno, ce

• nas ne zanima pokrivanje v zgradbah• imajo vsi usmerjene antene (TV)• je dovolj frekvenc, da ni treba paziti na motnje

Zadosca Okomura-Hata z javnimi izboljsavami.Ko zelimo priti v zgradbe do rocnih terminalov:

• 10 do 100 krat vec lokacij baznih postaj.

35 Radio Mobile

Danilo, S51FU

36 In radioamaterji?

Obstojajo amaterski programi za izracun radijskega pokrivanja.Radio Mobile:http://www.cplus.org/rmw/english1.htmlZal samo Wintendo . . .

Documents

Nacrtovanje lege baznih postajˇ - RISris.hamradio.si/2006/media/gradivo/s52d/s52d-a4.pdf · • zahtevno kanalsko kodiranje (popravljanje napak pri sprejemu) • ˇcipi narejeni