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1、中继器协调:实现通信用最少的中继器摘要有限的传输特性的甚高频无线电频谱,用户远离彼此不能互相沟通。一般来说,它是通过中继器的通信距离可以增加。然而,随着中继器的增加,相互干扰出现在重叠区域的中继器使用相同的频率。解决这个问题的办法是使用不同频率或采用CTCSS技术。但由于带宽限制和限制数量的PLs、资源分配到中继器是有限的,这是一个挑战的配置和转发器资源分配。因此,为了解决这个问题,我们建立了数学模型,目的是完成以下三个任务。对于给定的地区,我们建立了最优覆盖模型来保证所有的用户都有足够的沟通渠道和最低数量的细胞需要涵盖给定的地区完全。对于细胞半径的决心,我们提出两种方案分别基于用户间的距离之
2、间的沟通和交流,用户中继器得到两种结果:225中继器和37中继器。这位前使用更多的中继器,但是有更多的渠道在一个细胞。这个方案是适合的情况下,用户是密集的子细胞。而后者使用一个小数量的中继器,但因为数量的中继器是较小的,请不能充分利用,从而减少沟通渠道在每个子细胞。这种通信系统不能满足大量用户。确保重叠的中继器不会互相干扰,我们建立了频率和PL分配模型。通过频率和PL重用,我们增加了可用的远程通信渠道数量尽可能多。当解决PL重用问题,我们提出两种方案:分配一个PL不同的中继器没有重叠区域或使用不同的频率,并提出了资源分配模型基于最小干涉距离。然后,我们使用这些模型来设置中继器和分配资源,分别在
3、这两个案例与1000和10000的用户。我们的结果表明,37中继器时需要有1000用户,而225中继器时需要10000个用户。在前的条件下,每一对用户平均有7.3渠道直接交流时,27个用户共享一个频道在平均当用户在一个子细胞通过中继器;37沟通渠道可以用于对细胞间通信总。在后一种情况,每一对用户平均有4.3渠道直接通信;225个频道可以被使用在细胞间通讯的总。对于山区,我们需要调整分布的中继器:转移中继器脚下的山到顶部。这个方案可以大大增加通信距离,扩大中继器的报道,以及减少数量的中继器。I.介绍与科学的快速发展和技术、无线通信中发挥更为重要的作用人类日常生活。正因为如此,在世界所有国家,无论
4、他们是发达或发展中国家,已经投入大量的精力集中到建设高效、经济交流礼仪。然而,还有许多挑战实现更有效的通信资源有限,因为现代通信系统是相当的钱消费。因此,交易必须在有限的资源来获得一个最优的解决方案。尤其是,有相当一些频率资源留给我们使用。除了窄频带,分离操作频率的两个设备必须足够大,这进一步增加了我们面临的困难。为了实现有效的通信在窄频带,其他技术已经被引入了。这些挑战,延长有效的沟通程度是其中最重要的。在实践中,用户的传输功率相当低,这意味着短期工作半径的用户。延长有效作用半径,一个简单的方法是放大了弱信号通过用户通过大功率设备,然后转播的他们。这是非常的任务,一个中继器确实。具体而言,一
5、个转发器回升弱信号,它就会将它们放大,然后重新传输他们在不同的频率。所以,中继器中发挥着重要作用实现高效、经济的无线通信。然而,中继器就远远不够来解决我们的问题。由于有限的可用频谱资源,中继器很容易彼此干涉。为了进一步解决这个问题,私人线(PL)技术提出了一个特定的子声音语调分配到每个中继器。通过这种方式,两个物理关闭中继器能有效工作在相同的频率对,没有国际米兰中继器干扰。通过适当地分配窄带频率资源加上有限数量的专用线路,一个最优的通信系统,它使用最少的资源服务最大的用户,可以通过节省成本。在本文中,我们正在我们的最佳,我们有限的知识,探讨建设优化通信网络在给定区域通过适当地分配可用资源。II
6、.问题概述2.1我们对这一问题的认识用户间通信距离限制了用户的发射机功率。通讯不能在很长一段距离。幸运的是,中继器,具有更高的功率,介绍了帮助远程用户互相交流电源信号放大。中继器需要放大信号覆盖范围。但是,相互干扰可能造成因为将有中继器覆盖叠加和/或传送信号的频率是一样的中继器的数量增加。一个解决这个问题的办法是采用所谓的私人线(PL)技术。也就是说,我们可以识别通信信号的每个中继器通过添加一个特殊的PL音调。这是良好的覆盖区域的目的地,最低数量的中继器和分配两个频率对和请合理,以避免干扰。但不充分的中继器可能会降低服务质量为覆盖区一个中继器扩展和用户数量的增加。这正是我们需要解决的问题。有四
7、种类型的通信信号的系统。第一个是在用户间的直接通信信号的传输距离是最短的。第二个是用户转发器上行信号的传输距离的长得多,第一个。第三个是转发器到用户下行信号的中继器发送到用户的传输距离较长上行信号。最后一个是通信信号的中继器之间的通信距离是最长的。2.2可用资源和我们的任务目标区域是一个平圆半径为40英里。中继器可用的数量是足够的。可用的数量请是54。我们可以使用的频段范围从145 mhz到148 mhz。此外,频率差异发送和接收频率的一个中继器必须不少于600 khz。使用上面的可用资源,我们必须解决以下问题:1、信号的全面报道在目的地区域;2、作业的频率和PL资源合理数量不断增加的通信通道
8、年代最少的资源消耗。3、实现1000年或10000个并发用户在目的地区域最小数量的中继器。4、很明显,山脉有不良影响在视距传播。我们能做什么,如果目的地地区是山区吗?III.分析对于这个问题,我们需要考虑它从两个方面。一个是如何设置中继器覆盖整个目标区域。一个解决方案是,目的地区域分为一些小的细胞。为每一个细胞的形状,我们采用常规六角已被证明是最经济、有效的在移动通信。资源分配的问题出现在许多中继器的工作。为了避免干扰,我们需要分配两种通信频率和请到中继器在一个适当的方式。3.1中的覆盖问题解决这个问题的信号覆盖,目的地区域可以分成几个小正则六角细胞的中间,一个中继器安装。用户间的通信在每一个
9、细胞,中继器是没有必要的。同时,有必要对不同细胞之间的沟通。正如我们所知,用户间通信距离短于用户中继器的一个。所以外接圆直径的常规六角形细胞应该等于直接的用户通信距离达到完全覆盖,如图1所示。图13.2资源分配到中继器可用的频带范围从145 mhz到148 mhz和频率之间的差别发送和接收频率的一个中继器必须不少于600 khz。也就是说,只有6个频率点可以在大多数。此外,3频率对可以匹配如果接收频率是不同的发射频率。5成双频率可以匹配如果接收频率等于发射频率。54证件也可以因为PL技术是采用根据细胞分裂的结果和覆盖范围。我们应该分配两个频率和请合理,以避免干扰细胞之间不同。IV.假设为了解决
10、这个问题,我们应该分析不同影响因素通信。综合考虑这些因素,一个最优的模型可以发现解决问题的通信覆盖率、抗干扰和如何提高服务质量。(a)发送和接收过程的一个中继器不受反馈振荡如果频率差异发送和接收频率的一个中继器是不少于0.6 mhz。(b)信号的中继器将不会干扰两个彼此如果他们与一个频率相同但不同的PL。(c)12子细胞用户之间的通信是通过频率差异区分。考虑到不同的频率使用的子细胞用户在新泽西是15千赫,我们假设通信在子细胞用户执行的频率差15 kh。(d)的频率PL信号不会丢失或改变了在通信过程。(e)用户在目的地区域是均匀分布。V.建立模型5.1覆盖模型为了确保用户之间的通信在目标区域,我
11、们必须使用多个中继站,占地面积。如今,普遍覆盖方法包含等边三角形覆盖率和常规六角覆盖,其中第三个是由我们选择因其高效覆盖3。现在我们的目标是尽量减少数量的常规六角细胞的尺寸被选中当我们用它们来盖一个圆形区域半径为40英里。让圆心位于市中心的常规六角,在一个六角顶点或侧中点自从两圈和定期六角是高度对称,如图2所示图2换句话说,一个普通的扩张六边形蜂窝从内到外可以执行以下三种礼貌。(1) 第一个图3所示图3假设外接圆半径的常规六角是r。根据数学推导,最大距离中心,它的一面是,定期的总数,其中n代表正六边形的数量扩张层。(2) 第二个可以如图4所示图4该中心的最大距离其侧和总数量的常规正六边形。(3
12、) 第三个可以如图5所示图5定期的总数正六边形。因为最大距离中心不能表达的一般公式,我们改变的距离计算,从中心到一边平行的直线的中心谎言。结果是。当正常的六角是用于覆盖在圆形目标区域,我们试图找到需要的数量在不同覆盖层方法。然后,我们比较结果和调整手动选择最好的方法。5.1.1小细胞覆盖细胞细胞我们定义满足条件,直径的常规六边形的外接圆正好等于最大直接通信距离的帮助用户在没有中继器。中继器之间传输信息只有当用户在相同的细胞细胞可以直接相互通信。根据事实,实用范围通常从5公里到12公里,我们设置最大通信距离用户之间没有中继是10公里。根据已知条件,推导出的公式,我们可以得到目标区域的半径，外接圆
13、半径的细胞这个层需要和常规六角的总数当我们选择第一个报道计划。结果是图6所示图6相应的调整结果如图7所示图7因为它可以看到在上面的图中,我们使用235常规六边形完全覆盖目标区域完全。也就是说,235中继器是必要的。我们可以得到目标区域的半径这个层需要和常规六角的总当我们选择第二个方案。图8显示了结果图8相应的调整的结果如图9所示图9因为它可以看到在上面的图中,我们使用225常规六边形完全覆盖目标区域完全。因此,需要225中继器。我们可以得到目标区域的半径,这个层需要和常规六角的总数当我们选择第三个方案。结果如图10所示图10相应的调整结果如图11图11因为它可以看到在上面的图中,我们使用230
14、常规六边形完全覆盖目标区域完全。所以230中继器是必要的。值得一提的是,在实践中,真正的覆盖率的每个细胞应该外接圆定期六角。对于较小的差距不受常规六角但覆盖外接圆定期六角在边境地区的目标,不需要添加额外的常规六角。第二种方法是最适合目标区域通过以上讨论,即,圆形的目标区域的中心是在一个六角顶点。这需要一个225年的总数中继器。5.1.2大型地区中所述覆盖模型4因为用户的直接通信距离是有限的,当我们把圆形区域基于直接通信距离下,六角面积太小而中继器的数量将是非常大的。出于这个原因,我们提出的第二个保险制度:使用中继器的上行链路通信距离为半径的六角形区域的外接圆。通过这种方式,中继器的数量可以有效
15、地降低。首先,我们计算出上行信号传播距离:无线电传输损失在Eq。(7),LM代表传输损耗,F通信频率,h1和h2天线高度的两个对象,d通信距离。增益的通信系统在(8),SG代表系统增益,Pt传输功率,PA的发射天线增益,RA接收天线增益,CL的馈线损失,RR的接收机灵敏度。假设用户的操作频率为145 mhz,发射功率4 w(36 dbm),接收机灵敏度-116 dbm,天线高度1.5米和获得2 dbi;中继器的传输功率是20 w(43 dbm),接收机灵敏度-116 dbm,馈线损失2分贝,天线高度30米和获得9.8 dbi。当用户把信号传输到转发器,系统增益是:当最大距离达到时,系统增益将被
16、耗尽。结合(7),我们可以得到最后,我们计算= 14公里。即的半径,六角外接圆14公里。我们使用这些六边形覆盖的圆形区域的镭是40英里。同样,有三种方法。这三个覆盖率结果如图12:图12第一个覆盖方法需要37中继器,这是最好的。5.2资源分配模型通信距离的用户是有限的。然而,通信距离可以大大增加了中继器的工作在70厘米波5。转发器我们放置在常规的六角应该是这样的中继器。在发送和接收频率的一个转发器是两个固定的值。我们假设频率1作为接收频率、频率2作为发射频率。如果每个中继器使用相同的频率对、沟通渠道的数量,可以覆盖所有目标区域只有1。如果是这样,通道将会非常拥挤,噪音会很严重,因为大量的用户。
17、为了解决这个问题,我们必须增加沟通渠道的数量。因此,我们采用CTCSS科技,也就是说,我们使用54请作为身份的每一个细胞。当覆盖半径是直接通信用户之间的距离,如果用户在细胞PL1想与用户B在相同的细胞,他传送信号的子声响语气PL1。当用户在细胞PL1打算与用户在细胞PL2,他发出了一个信号PL2子声响基调。尽管中继器在细胞PL1接收信号但不回应它,因为它的PL价值是不同的。只有通过70厘米波4,它重新传输到周围的中继器。当中继器在细胞PL2接收这波和标识PL2的身份,它响应信号。与PL2,中继器发送信息到用户在细胞PL2。所以,如果我们使用PL作为身份标签,沟通渠道使用相同的频率是54。沟通的
18、过程如图13所示图13把细胞根据覆盖半径的上行信号,我们使用频率f1和f2频率之间的保留用户和中继器。如果用户A和用户B是密切在细胞PL1,他们可以使用同意频率与PL1。然而,当两个用户远,但在同一个细胞时,他们仍然需要一个中继器对继电保护,这样他们可以只使用频率f的通信。沟通过程如图14:图14因为接收机和收发器在每个中继器需要避免干扰,因此我们必须采取两个通信频率的差距不少于0.6 mhz。尽管每一个中继器的接收频率是平等的,因为不同的请,用户和中继器在重叠区域不会彼此干扰频率相同的通信,如图15所示。图15当目的地的数量超过54,我们必须考虑这个问题的符号看作重新多路复用。我们首先计算传
19、输距离下游信号的中继器的。在同等条件下,使用(7)和(8),同样的方法可用于获取最大传输距离的中继器的下游信号是46公里。当两个中继器使用相同的PL在重叠区域,我们必须使中继器使用不同的频率,以避免干扰,如图16所示:图16但这将导致减少可用的通信的频率当用户在细胞直接彼此通信和增加数量的继电器的沟通渠道。我们可以用另一种方式来解决这个问题。也就是说,在分布的请,我们将让中继器相同的PL足够远没有交叉覆盖。这涉及到PL分配问题。首先,我们计算有多少细胞在一个中继器的覆盖率。这是同一的,其覆盖问题解决之前我们。只有第一个报道方式可以采用转发器是中心的常规六角形细胞。定期六角细胞的外接圆5公里和中
20、继器的覆盖半径是46公里。这个报道的结果显示在图17图17一个中继器的传输信号可以覆盖121六角形细胞,但只有54请。如果PL资源重用,这将不可避免地导致相互干扰。我们可以看到从上面的计算半径覆盖的中继器,中继器的传输功率有影响其覆盖半径。所以我们可以减少其覆盖面,从而减少干扰,通过控制转发器的发射功率。然而,为了减少我们使用的数量,他们的报道中继器必须尽可能地扩大。因此,这是一个矛盾需要平衡。首先,我们安排了54 PL资源在目标区域在广场类型以我们最好的能力。在我们的计算,我们可以得到分配方案,如图18所示:图18如果发射功率的中继器是控制,从而达到目的,报道的中继器相同的PL不重叠,半径的
21、报道应该26公里。如果其他条件不变,根据(7)和(8),发射功率的中继器可以计算是2 w。在Figure19,使用中继器和PL1作为一个例子,我们吸引他们的重叠的情况。可以看到从图,为了避免互相干扰,下游的信号覆盖不了PL27 PL1,PL28。在小面积、PL1只能用来发送一个信号,但没有获得一个信号。这将给通信不便,也导致服务质量下降。但这是有效的方法来防止相互干扰,增加可用的频道。图19VI.讨论6.1比较两个部门方法从以上分析,我们可以看到,沟通过程的两个方案几乎是相同的。小区域划分的优势是,中继器的数量是巨大的,因此有更多的渠道在一个细胞。这个方案是适合的情况下,用户是密集的子细胞。然
22、而,建造成本将增加了很多。而大型区域性部门的优势是,中继器的数量很小,这意味着我们可以降低成本。然而,因为数量的中继器是较小的,请不能充分利用,从而减少在每个单元的沟通渠道。这种通信系统不能满足大量用户。考虑到这两个方案的特点,我们选择第二个计划,覆盖了圆形区域有1000个用户时;当用户数量较大,如10000用户,我们将采用第一种方案来覆盖该地区。6.2的影响在通信区山当通信区有一些特殊的高度波动,比如山脉,我们需要调整中继器的分布。因为甚高频无线电频谱包括视线传输和接收、通讯管制将会出现在它的传输路径被高的障碍。为了避免这种情况,我们需要建立中继器上的山脉。这带来了一个优势:增加高度的中继器
23、的天线,扩大交流之间的距离,从而提高用户和中继器中继器的覆盖区域。我们提出两个选项:1。移动中继器从山脚下到顶部假设有一个200米高的山,当我们把一个中继器顶部,天线的高度成为230米。如果其他条件不变,根据情商。(7)和(8),我们的计算表明,该中继器的上行链路通信距离是34.7公里。可以看出,中继器顶部移动通信距离可以大大增加。对于足够的沟通渠道,我们可以利用山脉扩大中继器的覆盖区域。2。添加额外的中继器在顶部但这将导致增加的建设成本,并没有明显的效果,改善通信性能。所以我们不推荐这种选项。这个原理图的一个中继器的信号被山图20所示。图20上行信号的覆盖范围和下行信号都大幅上涨后的中继器移
24、动到山顶,如图21所示。图216.3优化频率复用如果有大量用户的覆盖范围,如何提高信道的长途继电器沟通是一个很重要的问题。我们希望增加沟通渠道的方法的频率复用。与带宽限制145到148 mhz,有6个可用的收发器频率可以使用中继器。为了提供频率没有干扰对方尽可能如何组合收发器频率只是这个问题,我们设法解决。最简单的方法是把六个频率成3组,54 PL,创作共有162频道。然而,我们使用相同的接收频率为每一个中继器。因为报道的上行信号是非常有限的,他们不会打扰对方。因此,我们可以得到5组的频率,再加上54 PL,由270个频道。VII.结论7.1问题1对于1000个用户的情况下,我们使用上行信号传
25、输距离为半径的常规六边形的外接圆。通过上面的讨论,我们知道37中继器需要覆盖一个圆形区域的半径40英里。我们指定每个细胞特定PL。转发器在每个细胞只响应信号与这个特定的PL,那么平均数量的用户一个中继器可以为是可用的带宽是根据假设,最低频率差异是15千赫。这可以用来计算可用频率点的数量:因为一个中继器占地2频率点,有201 - 2 = 199可用的频率点n为用户在细胞。两个用户发送和接收信息的频率由一对,即两个频率组成一个频道。因此,当两个用户直接相互通信,可用频道的数量是M = 199/2。在大多数有m = N / 2对用户可以同时直接交流,所以一双用户有m / m = 7.3的平均。这意味
26、着我们可以完全满足直接沟通。当用户在一个细胞沟通通过中继器,27岁的用户共享一个频道在平均。当用户在细胞间交流,有37个可用的频道。在这个时候,冲突出现,导致服务退化。然而,我们相信是可以接受的一般。7.2问题210000用户的情况,我们使用的用户直接通信距离作为直径的常规六角的外接圆。通过上面的讨论,我们得知225中继器需要覆盖一个圆形区域的半径40英里。我们把每个细胞PL,因此在这个细胞只转发器回应这个PL。因为只有54 PL,我们需要重复使用PL,和一个PL是重用最多5次。用户的数量一个中继器可以为平均是44.4可用的频率点仍然是201。如果请重用,中继器相同的PL必须使用不同的频率,以
27、避免干扰。六个频率对必须预留给中继器。因此,通信用户在同一个细胞有195个频率的选择,可用的频道是M = 195/2。在大多数有m = N / 2对用户可以同时直接交流。每对用户有4.3个频道。当用户想要与他人沟通的子细胞之外,还有225可用的渠道,即44.4用户共享一个频道在平均。如果PL重用,通过减少传输功率(减少其覆盖)的中继器,以避免干扰,只有2频率使用中继器需要被删除。因此,用户来自相同的细胞有199个频率的选择。每对用户有4.4个频道。当用户想要与他人沟通细胞外,有54个可用的渠道,即185用户共享一个频道在平均。显然,对于10000用户,225中继器,最困难的问题是拥塞问题的长途
28、通信。因此,我们建议使用频分复用意味着复用PL。7.3问题3 当目标区域有山脉,传播的信号在某些方向将影响,这需要适当调整原有的模式。我们必须把转发器坐落在山脚下,到顶部,这可以极大地增加它的覆盖范围。当通道是冗余的,我们也可以减少转发器的数量在山上的脚。.评价8.1优势(a)这个模型讨论了每个通信方法,提出了基本规则,涵盖了圆形细胞。这是相当操作和实用。(b)这个模型提出两种方式解决区域范围,重用PL和通信在山地的障碍。深讨论和分析了两种方案指出优势和劣势以及其应用范围的范围。所以模型非常灵活来解决这个问题。(c)这个模型试图避免推理和管理来解决麻烦的通信在目的地区域。此外,它成功地添加更多的沟通渠道。(d)这个模型思考在频率资源管理,提出了一种优化方案。8.2限制(a)因为有限的资源,我们不能让每个用户有一个单独的频道在长途。(b)我们不充分利用54请;在一些细胞,我们不能接收信号与所有PL渠道;我们不能覆盖每一个角落。(c)方法很复杂。.引用1,ARCC ARCC协调中继器的数据库的位置,2011年1月14日2国家缮食护理协会,NARCC北加州政策为业余中继器协调1990年9月9日345http:/www.seits.org/repeater/vrs/rptr.htm