ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЗОНЫ ПОКРЫТИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОПОДНЯТЫХ АЭРОПЛАТФОРМ

June 26, 2012 by admin Комментировать »

Кравчук С. А., Ильченко М. Е., Антоненко Р. А. Научно-исследовательский институт телекоммуникаций НТУУ «КПИ» Индустриальный пер., 2, 03056, Киев-056, Украина Тел. 241-77-23, 441-16-85, e-mail: sakrav@users.ntu-kpi.kiev.ua

Аннотация Представлены особенности реализации радиолинии и сотовой структуры телекоммуникационных систем на основе высокоподнятых аэроплатформ, которые требуются при прогнозировании зоны действия такой системы.

I.  Введение

В настоящее время интенсивное развитие получил новый вид систем широкополосного беспроводного доступа, названный телекоммуникационными системами на базе высокоподнятых аэроплатформ (ТСВА) [1-3]. Реализация широкополосной связи в ТСВА осуществляется посредством ретранслируемой станции на базе высокоподнятой аэроплатформы (СВА), расположенной на высотах 14…28 км.

Рабочий диапазон частот ТСВА для фиксированной службы занимает полосы 28 и 48 ГГц, а для мобильной службы зависит соответственно от используемых стандартов.

Кроме этого, зона действия ТСВА представляет собой соту с многоячеистой структурой, особенности построения которой отличны от наземных и спутниковых систем связи.

Таким образом, для реализации ТСВА актуально решение вопросов о прогнозировании зоны покрытия такой системы с учетом тех особенностей, что присущи именно ТСВА.

II.  Организация радиолинии

При осуществлении связи между наземным абонентским терминалом (АТ) и ретранслятором СВА радиоволны проходят последовательно два участка атмосферы: зону неустойчивых кпиматичес-ких условий; зону относительно устойчивого состава и состояния.

Первый (приземной) участок характеризуется наличием большого количества водяных паров и различного вида осадков. Верхнюю границу первого участка, оказывающего сильное влияние на распространение радиоволн миллиметрового диапазона, определяет расположение слоисто-дождевых и кучево-дождевых облаков, которые находятся на высотах не выше 2 км.

Второй участок, располагаемый над первым и характеризующийся низким содержанием паров воды, оказывает незначительное влияния на распространение радиоволн.

Так как основным рабочим диапазоном представляемой ТСВА является миллиметровый диапазон, особенностью которого есть очень сильная зависимость затухания в атмосфере от наличия в ней гидрометеоров. Тем не менее, сигнал от СВА распространяется в условиях дождя и тумана только в приземной области (1…3 км), благодаря чему затухание радиоволн в ТСВА намного меньшее, чем в наземных трассах, которые полностью лежат в этой области осадков.

III.Организация ячеечной структуры

СВА с помощью антенной решетки формирует на земной поверхности ячеечную структуру подобную той, что используется в наземной сотовой связи.

Представляя основной лепесток ДН одного антенного элемента СВА в виде конуса излучения с углом ф (вершина конуса на СВА), а поверхность Земли как секущую плоскость в сечении такого конуса, то при использовании проекционных правил начертательной геометрии и аппарата тригонометрии получим проекцию такой ДН на плоскость в виде эллипса с главными осями а и Ь, равными: а = п+гг;

b2 = 4tg2(9/2)-(h/cosan+sinan-(r2-ri)/2)2-cos2an(r2-ri)2; где п = h-sin(cp/2)/cosan/cos(an-(p/2);

Г2 = h-sin(cp/2)/cosan/cos(an+(p/2); h высота расположения СВА; an угол между осью симметрии основного лепестка ДН n-го антенного элемента и линией, отображающей h; п = {0, 1, 2,…}

–    номер ячеек, расположенных на одном удалении от точки центра зоны (ТЦЗ), которая находится непосредственно под СВА. Количество таких ячеек на окружности радиусом dn+A может располагаться 6п.

Расстояние dn+A между ТЦЗ и центром n-й ячейки можно определить из выражений (рис.1):

Рис. 2. Одночастотная интерференция в трех радиальных ячейках 19-ти ячеечной соты

Fig. 2. A single-frequency interference in three radial cells of a 19-cell honeycomb

Ha рис. 2 представлены результаты расчетов для трех ячеек 19 ячеечной соты, работающих на одной частоте, при равных уровнях мощностей на выходах антенных элементов и для двух случаев: 1) угол между направлениями максимального излучения двух рядом расположенных передающих антенных элементов равен 7° (штриховые линии); 2) выше указанный угол равен 10° (сплошные линии). Высота расположения СВА 20 км. Следует отметить, что в случае угла в 7° боковые лепестки соседних антенн попадают в центр рассчитываемых ячеек.

V.  Заключение

Внедрение любой радиосистемы требует предварительного проведения исследований по прогнозированию и планированию зоны ее действия с учетом особенностей и достоинств самой системы. В этом отношении представленный доклад направлен на способствование успешной реализации ТСВА.

[1]   Кравчук С. А., Ильченко М. Е. Системы широкополосного беспроводного доступа. Термины и определения — В кн.: 12-я Международная Крымская конференция «СВЧ техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2002). Материалы конференции [Севастополь, 9-13 сентября 2002 г.]. — Севастополь: Вебер, 2002, с. 52-55. ISBN 966-7968-12-Х, IEEE Cat. Number 02ЕХ570.

[2]   1льченко М. Ю., Кравчук С. О., Антоненко Р. А. Телекомуыкацшы системи на баз1 високопщнятих аероплатформ. — Зв’язок, 2003, № 3, с. 48-53.

[3]   Кравчук С. О., 1льченко М. Ю. Аероплатформи для телекомункацмних систем. — HayKOBi BicTi НТУУ “КПГ, 2003, №1(27), с. 5-15.

ESTIMATING A COVERAGE ZONE FOR TELECOMMUNICATIONS SYSTEMS BASED ON HIGH-ALTITUDE PLATFORM STATIONS

Kravchuk S. A., Ilchenko M. Ye., Antonenko R. A.

Research Institute of Telecommunications, National Technical University of Ukraine ‘Kyiv Polytechnical Institute’

2           Industrialnyy Provulok, Kyiv, Ukraine, 03056 phone 2417723, 4411685 e-mail: sakrav@users. ntu-kpi. kiev. ua

Abstract Features of radio link and cellular framework for telecommunications systems based on High-Altitude Platform Stations are presented. These features are required in estimating an operational range of such systems.

I.  Introduction

A new type of broadband wireless access systems has been actively developing recently known as High-Altitude Platform Stations [1-3]. The implementation of broadband communications is achieved here by means of relay stations installed on high-altitude platforms flying at 14…28 km heights.

HAPS operating frequency ranges for a fixed service are in 28 and 48 GHz bands; for mobile service depending on the local standard.

II.  Radio link administration

During communications between the ground terminal and HAPS repeater, radiowaves pass through two layers of atmosphere: a zone of unstable climatic conditions and a zone of relatively steady structure and condition.

III. Cell framework administration

By using antenna array, HAPSs shape a cellular framework on the earth surface similar to that of terrestrial mobile communications.

If we present a basic directional pattern of a single HAPS antenna element as a cone of radiation with the angle cp (cone point located on HAPS) and the earth surface as a secant plane of such cone, we will obtain a projection of this directional pattern on a plane in the shape of an ellipse with principal axes a and b.

IV.  Signal/interference ratio

The interference signal occurs when two or more separate signals are transferred simultaneously in the same frequency band. The same frequencies are used repeatedly. This reuse of frequencies necessitates the design of systems with limited carrier/interference ratio (CIR). HAPS is exactly one of such systems. Determining the CIR for any given point of the HAPS coverage zone is vital in estimating the performance of such system.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты