82580

Расчет параметров сетей GSM, LTE, WCDMA

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Минимально допустимое значение Eb N0 на входе приемника является характеристикой оборудования и оно будет индивидуальным для оборудования разных производителей также оно будет разным для приемников базовой и мобильной станций вследствие различий в сложности их устройства.

Русский

2015-02-28

178.02 KB

126 чел.

Введение

Планирование радиосетей UMTS и LTE имеет некоторые отличия  от аналогичного процесса  для других технологий. Отличия  обусловлены типом многостанционного доступа на базе  OFDM, наличием двух типов дуплекса – частотного (FDD) и временного (TDD), а при  планировании сетей с временным дуплексом  приходится искать компромисс между радиопокрытием и емкостью сети.

Существуют два основных варианта планирования сетей: с целью формирования максимальной площади покрытия или с целью обеспечения требуемой емкости. Эти задачи порой противоречат друг другу. Например, в городских условиях при высокой плотности абонентов зоны обслуживания базовых станций (БС) по площади гораздо меньше максимально возможной, но оптимизированы по пропускной способности. В сельской местности зачастую ситуация – противоположная, плотность абонентов – невысокая, и базовые станции устанавливаются на максимальном удалении друг от друга так, чтобы закрыть каждой БС максимальную территорию. Но и в том и другом случае оценивают как радиопокрытие, так и емкость сети для того, чтобы выявить в проекте сети факторы, ограничивающие ее характеристики.

Как правило, планирование радиосети включает в себя несколько этапов. Как и в сетях второго поколения они могут быть разделены на 3 фазы: начальное планирование(расчет, постановка целей), детальное планирование радиосети  и работы по оптимизации. В сотовых системах, в которых все каналы связи в воздушном интерфейсе работают на одной частоте(WCDMA), количество одновременно обслуживаемых пользователей влияет на уровень шумов в системе. Следовательно, планирование зоны обслуживания и емкости радиосети UMTS  не могут быть отдельными этапами планирования, в отличие от планирования радиосети GSM, где эти два этапа могут четко разграничиваться. В системах третьего поколения важную роль начинают играть  сервисы по передаче данных.  Множество различных сервисов требуют  обширного процесса планирования учитывающего особенности каждой из предоставляемых услуг. Такими особенностями являются, например, разные требования к качеству обслуживания(QoS) для каждого сервиса. В случае планирования UMTS для каждого конкретного вида услуги необходимо определение и соответственно выполнение требований к качеству обслуживания(QoS target). На практике данное означает, что самые строгие требования должны определять плотность расположения базовых станций.

Предварительное планирование представляет собой первую приблизительную оценку требуемого числа сетевых элементов(конфигурация, количество базовых станций) и их соответствующую емкость. Данный этап включает в себя как планирование сети радиодоступа так и базовой сети. В данной работе рассматриваются различные методы планирования радиосети и расчеты параметров сетей.

1 Расчет параметров сетей  GSM, LTE, WCDMA

1.1 Расчет бюджета потерь и зоны покрытия сетей GSM и LTE

Тип передаваемых данных – VoIP, скорость передачи: 39,7 кбит/с.

Δf системы: 10 МГц.

Высоты подъёма антенны абонентских станций 1.5 м, а  базовых станций 30 и 50 м в городской и пригородной зоне соответственно.

Производится оценка зоны покрытия сети по моделям распространения Okumura–Hata  и COST 231 – Hata.

Задача 1.1

Для сети сотовой связи GSM определить радиус зоны покрытия в городе, если известны  значения потерь L, дБ , высоты базовой станции  НБС и  абонетской станции НМС, м. Сделать вывод об устойчивости связи

Таблица 1.1 - Исходные данные

Вариант

7

L, дБ

150

НБС, м

42

тип сети

GSM-1800

Задача 1.2

Для сети сотовой связи LTE 900 определить радиус зоны покрытия , если известны  значения потерь L, дБ , высоты базовой станции  НБС и  абонетской станции НМС, м.

Таблица1.2 - Исходные данные

Вариант

7

L, дБ

141

НБС, м

41

тип зоны покрытия

город

Задача 1.3

Рассчитать потери для LTE если известны  радиус зоны покрытия R, км,  высота подвеса антенны базовой  HБС, м  и абонентской станций НМС = 1,5 м. Сделать вывод об устойчивости связи.

Таблица 1.3 - Исходные данные

Вариант

7

R, км

1,9

НБС, м

40

тип зоны покрытия

город

Тип сети

LTE 900

 

Допустимые потери для LTE 155,5 дБ > 140 дБ, значит связь будет  устойчивой.

Задача 1.4

Определить потери для GSM 1800, если известны  радиус зоны покрытия R, км,  высота подвеса антенны базовой  HБС, м  и абонентской станций НМС = 1,5 м. Сделать вывод об устойчивости связи.

Таблица 1.4 - Исходные данные

Вариант

7

R, км

2

НБС, м

30

тип зоны покрытия

город

Так как L = 146.56 дБ < Lдоп = 149,2 дБ, значит связь устойчива.

1.2 Оценка допустимой скорости передачи в канале сети LTE для «близких» и «далеких» пользователей в области u

Скорость передачи в канале  LTE для «близких» (в центре соты) пользователей (Мбит/с)

;    (1.7)

для  «далеких» (на границе соты) пользователей

  (1.8)

где W – полоса системы, МГц,  η – SINR.

Задача 1.5

Рассчитать скорость передачи в канале для пользователей, расположенных в центре и на границе соты для DL, если известны полоса системы W, МГц,  η1(u)SINR  для центра соты, η2(u)SINR для границы соты.

Таблица 1.5 - Исходные данные

Вариант

7

W, МГц,  

10

η1(u)

4,2

η2(u)

0,66

Скорость передачи для пользователей в центре соты

а скорость передачи для пользователей на границе соты

Задача 1.6

Рассчитать скорость передачи в канале для пользователей, расположенных в центре и на границе соты для UL, если известны полоса системы W, МГц,  η1(u)SINR  для центра соты, η2(u)SINR для границы соты.

Таблица 1.6 - Исходные данные

Вариант

3, 7

W, МГц,  

10

η1(u)

4

η2(u)

0,4

Скорость передачи для пользователей в центре соты

а скорость передачи для пользователей на границе соты

Задача 1.7

Сделать оценку допустимой скорости передачи в соте Rc, Мбит/с и в трехсекторной БС.

Емкость, или пропускную способность, сети оценивают, базируясь на средних значениях спектральной эффективности соты в определенных условиях. В Табл. 2 приведены значения средней спектральной эффективности соты LTE FDD в макросети для двух случаев, специфицированных 3GPP как сценарий 1 (расстояние между сайтами 500 м), и сценарий 3 (расстояние между сайтами 1732 м) [1]. В обоих случаях характеристики оценивались для диапазона 2 ГГц, полосы канала 10 МГц (10 + 10 МГц в дуплексе), при потерях на проникновение в здание 20 дБ, в среднем при 10 активных пользователях в соте.

Приведем пример расчета пропускной способности для сетей 3 конфигураций, причем пользоваться будем значениями спектральной эффективности для сценария 1 (расстояние между сайтами 500 м), как наиболее близкого по размерам сот.

Для системы FDD средняя пропускная способность соты может быть получена путем прямого умножения ширины канала на спектральную эффективность.

Для системы TDD можно принять спектральную эффективность равной аналогичным значениям для системы FDD, а при расчете пропускной способности учитывать долю длительности кадра на линии вверх или вниз. Например, рассчитаем среднюю пропускную способность соты на линии вниз при конфигурации кадра 1:

RTDD=SFDDaverage.W.T%=1,69.20000.0,54=18,25 Мбит/с,

где SFDDaverage - средняя спектральная эффективность, W - ширина канала, T% - доля длительности кадра на линии вверх или вниз.

Результаты расчета пропускной способности трехсекторных базовых станций приведены в Табл. 3.

По диаграммам на Рис. 5 можно сравнить среднюю пропускную способность и площадь покрытия трехсекторного сайта для 3 рассмотренных конфигураций системы LTE (по данным из Табл. 1 и Табл. 3). Если пропускная способность на линии вниз в системах FDD и TDD с конфигурацией кадра 1 примерно одинаковая, то радиопокрытие различается уже заметно.  

Универсального рецепта по выбору конфигурации системы LTE не существует. Если тип дуплекса определяется отсутствием или наличием парного спектра у оператора, то на выбор конфигурации кадра в TDD могут повлиять требования как к радиопокрытию, так и к пропускной способности.

Чем больше асимметрия кадра TDD и больше длительность кадра на линии вниз, тем, к сожалению, больше ограничения по площади радиопокрытия.

Можно посоветовать операторам на начальном этапе развития сети при малом трафике использовать конфигурацию кадра 1 и ориентироваться на неглубокое/уличное покрытие (гарантировать доступ к услугам в зданиях только у окна или из автомобилей), затем по мере роста трафика и уплотнения сайтов переходить к другим конфигурациям кадра с большей асимметрией.

1.3 Определение пространственных параметров сети WCDMA

1.3.1 Расчет абонентской емкости сети WCDMA

Сеть сотовой связи строят, повторяя одни и те же частотные кластеры в пределах однородных фрагментов зоны обслуживания сети. Это позволяет снизить дефицит радиочастот за счет их повторного использования. Исходя из числа рабочих частот, выделенных оператору– nf  и размерности кластера – C, находим число каналов, используемых для управления и сигнализации– Nу и  число трафика каналов, приходящихся на одну несущую.

Исходные данные для расчета пространственных параметров сети с точки зрения абонентской емкости:

- число каналов трафика на соту    Nа net;

- вероятностью блокировки вызова   Рбл

- активность одного абонента в ЧНН  Аа = 0,03 – 0,04 Эрл;

- число абонентов сети      Мs;

- число секторов на БС – D    D;

- площадь зоны обслуживания    Sзон.

Задача 1.8

Произвести расчет абонентской емкости сети  WCDMA, если известно речевых каналов  Na, активность одного абонента в ЧНН Аа, число секторов для одной БС D, площадь населенного пункта, где организуется сеть  WCDMA Snet

Таблица 1.7 - Исходные данные

Вариант

7

Аа, Эрл

0,029

Na

55

D

3

Snet, км2

2500

Решение:

Число абонентов, которым будет представлена услуга VoIP в ЧНН:

                                                                                                         (1.9)

где As = 42,2 Эрл – нагрузка, которую может выдержать сайт (по табл. Эрланга).

 

Число секторов в сети вычислим по следующей формуле:

                                                                                                    (1.10)

 

Число БС в сети:

                                                                                                   (1.11)

 

Площадь зоны БС найдем по формуле:

                                                                                                          (1.12)

км2

Дальность связи найдем из формулы (1.13):

                                                                                                         (1.13)

где k = 1.25 – коэффициент, учитывающий необходимость взаимного перекрытия сот для обеспечения хэндовера.

км

Для среднего и малого города с высотой антенны BS 30 м, высотой антенны MS 1,5 м и несущей частоты 1950 МГц допустимые потери на трассе с помощью модели COST231-Hata:

                                                                              (1.14)

дБ

Задача 1.9

Рассчитать радиус соты с точки зрения абонентской нагрузки и с точки зрения бюджета потерь. Определить выполняются ли требования по покрытию и емкости сети. Если нет то, произвести расчет заново для улучшения ситуации, изменяя определенные параметры.

Таблица 1.8- Исходные данные

Вариант

7

L, дБ

149

Snet, км2

120

NБСnet

10

Решение:

Рассчитаем радиус соты с точки зрения абонентской нагрузки. Для этого найдем площадь зоны БС по формуле (1.15):

Площадь зоны БС найдем по формуле:

                                                                                                          (1.15)

км2

Дальность связи (радиус соты) найдем из формулы (1.16):

                                                                                       (1.16)

где k = 1.25 – коэффициент, учитывающий необходимость взаимного перекрытия сот для обеспечения хэндовера.

км

Теперь рассчитаем радиус соты с учетом бюджета потерь:

                                                                                    (1.17)

км

  1.  Распределение кодовых сдвигов по секторам (сотам) сети WCDMA

Все BS в сети используют один короткий код, но с разными циклическими сдвигами. По циклическому сдвигу короткого кода можно выделять и различать сигналы, излучаемые BS в разных сотах и секторах.

Сектора и соты сети группируются в кодовые кластеры, максимальная размерность которых (               , 512),

где                 - количество сот,

512 – максимально возможное количество секторов в кластере,

                  - секторность сот.

Средний радиус кластера равен:

   (1.16)

Соты и сектора с идентичными кодовыми сдвигами будут разнесены на расстояние:

   (1.17)

Задача 1.10

Рассчитать размерность кластера, средний его радиус, а также расстояние между секторами с идентичными кодовыми сдвигами.

Таблица 1.9- Исходные данные

Вариант

7

M

1

Rcell, км

3

 

=

=

2 Расчет бюджета радиолиний системы WCDMA

Основные параметры использующиеся в расчете:

Eb/N0 – отношение средней энергии бита к спектральной плотности шума. Требуемое отношение Eb/N0  зависит от типа сервиса, скорости передвижения абонента и радиоканала.

Минимально допустимое значение Eb/N0 на входе приемника является характеристикой оборудования,  и оно будет индивидуальным для оборудования разных производителей, также оно будет разным для приемников базовой и мобильной станций,   вследствие различий в сложности их устройства. Однако, значения требуемого отношения Eb/N0  определено спецификациями 3GPP для различных типов радиоканала. Данные требования c учетом параметров оборудования WCDMA BTS представлены в таблице 2.1:

Таблица 2.1 -  Значения Eb/N0   для различных типов

Восходящая линия

Eb/N0, дБ

Eb/N0, дБ

Eb/N0, дБ

Eb/N0, дБ

       тип сервиса

скорость

Телефония

64 кбит/c

144 кбит/c

384 кбит/c

3 км/ч

4,4

2

1,4

1,7

120 км/ч

5,4

2,9

2,4

2,9

Нисходящая линия

Eb/N0, дБ

Eb/N0, дБ

Eb/N0, дБ

Eb/N0, дБ

      тип сервиса

скорость

Телефония

64 кбит/c

144 кбит/c

384 кбит/c

3 км/ч

7,9

5

4,7

4,8

120 км/ч

7,4

4,5

4.2

4,3

Требуемое значение Eb/N0  зависит от

  1.  типа услуги(скорость передачи, требование к BER,BLER, метод канального кодирования);
  2.  радиоканала (Скорость движения абонента, частота, многолучевость);
  3.  типа соединения (Мягкий хэндовер, разнесенный прием, использование быстрого управление мощностью).

2.1 Расчет чувствительности приемника UMTS

Минимально допустимый уровень сигнала на входе приемника определяется как:

Pпр(дБмВт)= Pш(дБмВт)+ (Eb/N0)треб(дБ) – Gобр(дБ),                       (2.1)

где (Eb/N0)треб требуемое значение Eb/N0,

Gобрвыигрыш от обработки.

Pш – мощность собственных шумов приемника.

Основные параметры использующиеся в расчете:

Eb/N0 – отношение средней энергии бита к спектральной плотности шума. Требуемое отношение Eb/N0  зависит от типа сервиса, скорости передвижения абонента и радиоканала.

Минимально допустимый уровень сигнала на входе приемника зависит от требуемого отношения Eb/N0, скорости передачи данных пользователя, качества аналоговых компонентов приемника,  уровня помех. Помехи могут создавать разные источники: абоненты из обслуживающей  соты, абоненты обслуживающиеся другими сотами, а также другие источники, создающие действующие в диапазоне используемого частотного канала.

Мощность собственных шумов приемника

  1.  
  2.  Pш= N+Kш (дБмВт),                                                  (2.2)
  3.  

где  N - мощность теплового шума в приемнике, дБмВт

N= kTB,       (2.3)

где k- постоянная Больцмана (1.38∙10-23 Дж/K),  

Tтемпература проводника.

Мощность теплового шума в приемнике зависит от полосы пропускания фильтра. Для стандарта UMTS полосу согласованного фильтра можно принять равной 3.84 МГц.

Коэффициент шума приемника  Кш = 7 дБ для линии DL, Кш = 2,5 дБ для линии UL.

Задача 2.1

Определить чувствительность приемника Pпр(дБмВт), если известны  температура проводника, T°, тип линии (DL, UL), коэффициент шума приемника Кш (дБ), полоса согласованного фильтра приемника В (МГц), отношение средней энергии бита к спектральной плотности шума  Eb/N0 (дБ), выигрыш от обработки Gобр(дБ).

Таблица 2.2– Исходные данные

Вариант

7

Eb/N0 (дБ)

5

тип линии

DL

Кш (дБ)

7

273° + Т°

20

В (МГц)

4,12

Gобр(дБ)

4

Определяем из таблицы значение  Eb/N0  = 5 дБ. Тип сервиса 64кбит/с. Скорость абонента – 3км/ч.

N= kTB=1.38∙10-23∙293∙4.12∙106=1.665∙10-14 Вт,

N=10∙log(1.665∙10-14/0.001)=-107,78 дБмВт.

Мощность собственных шумов приемника

Pш= N+Kш = -107,78 + 7 = -100,78 дБ.

Чувствительность приемника

Pпр = -100, 78 + 5 – 4.5= - 100,28 дБ.

2.2 Расчет максимально допустимых потерь сети WCDMA

Максимально допустимые потери

 

LMARL = PEIRPSRx + GRxALRxFMBuildMIntMShade +GHO,   (2.4)

где PEIRP – ЭИИМ передатчика, дБ;

SRx – чувствительность приемника, дБ;

GRxA – коэффициент усиления антенны, дБи;

LRxF – потери в фидерном тракте, дБ;

MBuild – запас на проникновение в помещение, дБ;

MInt – запас на внутрисистемные помехи, дБ;

MShade – запас на затенение , дБ;

GHO – выигрыш от хендовера, дБ.

Запас на допустимые внутрисистемные помехи.

При расчете используется величина запаса на внутрисистемные помехи, которая характеризует возрастание мощности шума на входе приемника. Для расчета, принимают что запас на внутрисистемные помехи равен:

   MInt =-10∙log10(1-η),                           (2.5)

где ηотносительная загрузка соты в восходящей или нисходящей линии.

Как видно, запас на внутрисистемные  помехи это функция от загрузки соты, чем больше разрешенная нагрузка в соте, тем большую величину запаса необходимо учесть в расчете. При росте нагрузки до 100% запас на помехи стремится к бесконечности и зона обслуживания соты уменьшается до нуля. Зависимость значения данной величины от загрузки соты представлена на рисунке 3.1.

Рисунок  3.1 - Зависимость значения запаса на внутрисистемные помехи от значения относительной загрузки соты

Таблица 2.3 -  Типичные значения величины запаса на быстрые замирания

Тип абонента, скорость перемещения

Типичная величина запаса на быстрые замирания

Небольшая скорость (3 км/ч)

3-5 дБ

Средняя скорость (50 км/ч)

1-2 дБ

Высокая скорость (120 км/ч)

0.1 дБ

Задача 2.2

Рассчитать максимально допустимые потери  LMARL в сети WCDMA, если известны ЭИИМ передатчика -  PEIRP (дБ), чувствительность приемника - SRx, (дБ), коэффициент усиления антенны - GRxA  (дБи), потери в фидерном тракте -  LRxF, (дБ), запас на проникновение в помещение -  MBuild ,( дБ), запас на затенение -  MShade, (дБ), выигрыш от хэндовера - GHO (дБ), загрузка соты - η.

Таблица 2.4 – Исходные данные

Вариант

7

параметры

TDD20 МГц (конф. кадра 2)

тип линии

UL

PEIRP (дБ)

22

η

0,8

SRx, (дБ)

-110

GRxA  (дБи)

-

LRxF, (дБ)

-

MBuild ,( дБ)

12

MShade, (дБ)

8,7

GHO (дБ)

2,5

Определим запас на помехи MInt, дБ

MInt =-10∙log10(1-η) = -10 lg(1 - η) = -10 lg 0,2 = 6,9 дБ.

Максимально допустимые потери 

LMARL = PEIRPSRx + GRxALRxFMBuildMIntMShade +GHO = 22 + 110 + 0 – 0 -  12 – 8.7 + 2.5 = 113,8 дБ

2.3 Расчет восходящей линии (UL) WCDMA

Расчет восходящей линии (UL) состоит из нескольких этапов:

  1.  расчет минимально допустимой мощности  сигнала на входе приемника  базовой станции;
  2.  определение требуемой мощности  принимаемого сигнала;
  3.  расчет эффективно излучаемой мощности мобильной станции;
  4.  определение максимально допустимых потерь.

2.3.1 Расчет минимально допустимой мощности сигнала на входе приемника базовой станции

Минимально допустимая мощность сигнала на входе приемника БС определяется из формулы (2.1) :

Pпрбс(дБмВт)= Pш(дБмВт)+ (Eb/N0)треб(дБ) – Gобр(дБ),

где (Eb/N0)треб требуемое значение Eb/N0, 

Gобрвыигрыш от обработки,

Pшмощность собственных шумов приемника.

Для анализа выбран тип оборудования БС Nokia Flexi WCDMA BTS. Коэффициент шума приемника данной базовой станции менее 3 дБ. Для расчета примем Kш=3 дБ.

Мощность шумов приемника БС из (2.2):

Pш = N+Kш  (дБмВт).

Минимально допустимое значение Eb/N0 на входе приемника для данного типа сервиса составляет 1.7 дБ при скорости абонента 3 км/ч.

Выигрыш от обработки составляет:

Gобр=10log(Rчип/Rпольз),      (2.6)

где Rчип -чиповая скорость стандарта UMTS, чип/c,

Rпольз- скорость передачи данных пользователя, кбит/c.

Также необходимо учесть выигрыш за счет мягкого хендовера и запас на внутрисистемные помехи. Величину выигрыша примем равной Gхо=2 дБ. Величину запаса на внутрисистемные помехи определим из выражения (3.9). Величину относительной загрузки соты для начального расчета примем равной 50%. Допустимым значением величины относительной загрузки соты считается 50%.  

Запас на внутрисистемные помехи равен:

MInt =-10∙log10(1-η).

С учетов вышеуказанных факторов, минимально допустимая мощность сигнала на входе приемника БС равна:

Pпрбс=Pш + (Eb/N0)треб Gобр + Lп  Gхо (дБмВт).  (2.7)

Задача 2.3

Рассчитать минимально допустимую мощность сигнала на входе приемника базовой станции UMTS, если известны  температура проводника, T°, тип линии (DL, UL), коэффициент шума приемника Кш (дБ), полоса согласованного фильтра приемника В (МГц), отношение средней энергии бита к спектральной плотности шума  Eb/N0 (дБ), чиповая скорость Rчип (чип/c), скорость передачи данных пользователя Rпольз (кбит/c), загрузка соты - η.  Мощность собственных шумов приемника взять из расчета задачи 2.1.

Таблица 2.5 – Исходные данные

Вариант

7

Eb/N0 (дБ)

1,7

106Rчип (чип/c)

1,44

Rпольз (кбит/c).

144

273° + Т°

15

В (МГц)

1,44

Кш (дБ)

2,5

Η

0,5

Мощность теплового шума в приемнике:

N= kTB=1.38∙10-23∙288∙1.44∙106=0.572∙10-14 Вт,

N=10∙lg(0.572∙10-14/0.001)=-273.8 дБмВт.

Мощность шумов приемника БС из (2.2):

Pш = N+Kш=-273,8+2.5=-271,3 дБмВт.

Выигрыш от обработки составляет:

Gобр =10log(Rчип/Rпольз)=10log(1,44∙106/144∙103)=10 дБ.

Запас на внутрисистемные помехи равен:

MInt =-10∙log10(1-0.5)=3 дБ.

Минимально допустимая мощность сигнала на входе приемника БС равна:

Pпрбс=Pш + (Eb/N0)треб Gобр + Lп  Gхо =-271,3+1.7-10+3-2= -278,6 дБмВт.

2.3.2 Определение мощности принимаемого сигнала

Требуемая мощность принимаемого сигнала определяется выражением:

Pпр=Pпрбс + Lфидер Gбс + Lff  (дБмВт),     (2.8)

где Lфидер - потери в фидере, дБ. Как правило, длина и тип фидера выбирается таким образом, чтобы значение затухания в нем составляла не более 3 дБ;

Gбс коэффициент усиления антенны базовой станции, дБ.;

Lff  запас на быстрые замирания, дБ.

Задача 2.4

Определить  требуемую мощности принимаемого сигнала, если известны  потери в фидере Lфидер (дБ), коэффициент усиления антенны базовой станции Gбс (дБ), запас на быстрые замирания Lff (дБ).Значение мощности  приемника БС берется из предыдущей задачи.

Таблица 2.6 – Исходные данные

Вариант

7

Lфидер (дБ)

2

Gбс (дБ)

18

Lff (дБ)

3

Pпр=Pпрбс + LфидерGбс + Lff =-278,6 +2-18+3=-291,6 дБмВт.

2.3.3 Расчет эффективно излучаемой мощности мобильной станции

Эффективно излучаемая мощность мобильной станции определяется выражением:

PизМС=PМС+GБС - Lтело (дБмВт),     (2.9)

где PМСмощность передатчика мобильной станции. Для расчета взята минимальная мощность мобильной станции определенная стандартом(класс 4 – 21 дБмВт);

GБСкоэффициент усиления антенны базовой станции, принята равной 0 дБ;

Lтело потери на затухание в теле абонента. Для расчета Lтело принимают равным 3 дБ. Необходимо заметить, что  потери на затухание в теле учитываются для голосовых типов услуг, и могут не учитываться для услуг по передаче данных.

Задача 2.5

Рассчитать эффективно излучаемую мощность мобильной станции UMTS, если известны мощность передатчика мобильной станции Pмс (дБмВт).  коэффициент усиления антенны базовой станции Gмс (дБ),  потери на затухание в теле абонента Lтело (дБ).

Таблица 2.7 – Исходные данные

Вариант

7

PМС (дБмВт)

15

Lтело (дБ)

2

GБС (дБ)

0

PизМС= 15 + 0 – 2 = 13 (дБмВт),

2.3.4 Определение максимально допустимых потерь

Максимально допустимые потери на трассе равны:

L= PизМС- Pпр. .   (2.10)

Задача 2.6

По результатам  задач 2.4, 2.5 определить максимально допустимые потери на трассе восходящей линии UMTS.

L= 13+291,6=304,6  (дБ)

2.4 Расчет нисходящей радиолинии (DL) WCDMA

Данный расчет также осуществляется в несколько этапов:

  1.  расчет минимально допустимой мощности сигнала на входе приемника МС;
  2.  определение требуемой мощности принимаемого сигнала;
  3.  расчет эффективно излучаемой мощности базовой станции;
  4.  определение допустимых потерь на трассе.

2.4.1 Определение минимально допустимой мощности сигнала на входе приемника МС

Минимально допустимая мощность сигнала на входе приемника МС определяется аналогичным выражением (как и для БС):

Pпрмс(дБмВт)= Pш(дБмВт)+ (Eb/N0)треб(дБ) – Gобр(дБ).

Приемник мобильной станции более простой, чем приемник БС, в нем используются более простые компоненты, следовательно, его коэффициент шума выше. Стандартом коэффициент шума приемника МС должен иметь значение <9 дБ. Для расчета примем Kш=8 дБ.

Мощность собственных шумов приемника МС:

Pш = N+Kш (дБмВт).

Минимально допустимая мощность сигнала на входе приемника МС с учетом запаса на внутрисистемные помехи и выигрыш от мягкого хэндовера равна:

PпрМС=Pш + (Eb/N0)треб Gобр  Lп  Gхо  (дБмВт),

где (Eb/N0)треб  -минимально допустимое значение Eb/N0 на входе приемника для данного типа сервиса составляет 4.8 дБ при скорости абонента 3 км/ч;

Gобр =10log(Rчип/Rпольз);

Rчип -чиповая скорость стандарта UMTS, чип/c;

Rпольз- скорость передачи данных пользователя. кбит/c;

Lп – запас на внутрисистемные помехи. Примем что сота в нисходящей линии загружена также как и в восходящий. Lп =3 дБ;

Gхо  выигрыш за счет мягкого хендовера, дБ.

Задача 2.7

Определить минимально допустимую мощность сигнала на входе приемника МС, если известны температура проводника, T°, коэффициент шума приемника Кш (дБ), полоса согласованного фильтра приемника В (МГц), отношение средней энергии бита к спектральной плотности шума  Eb/N0 (дБ), чиповая скорость Rчип (чип/c), скорость передачи данных пользователя Rпольз (кбит/c), загрузка соты - η.  

Таблица 2.8 – Исходные данные

Вариант

7

Eb/N0 (дБ)

4,8

106Rчип (чип/c)

1,44

Rпольз (кбит/c).

144

273° + Т°

25

В (МГц)

1,44

Кш (дБ)

7

Η

0,5

 

Пример расчета

Kш=8 дБ ; Rчип -чиповая скорость стандарта UMTS, 3,84∙106 чип/c;

Rпольз- скорость передачи данных пользователя. 384000 бит/c;

Lп – запас на внутрисистемные помехи. Примем что сота в нисходящей линии загружена также как и в восходящий. Lп =3 дБ;

Gхо  выигрыш за счет мягкого хендовера,  примем  2 дБ.

Мощность собственных шумов приемника МС:

Pш = N+Kш=-108,2+8=-100,2 дБмВт.

Минимально допустимая мощность сигнала на входе приемника МС с учетом запаса на внутрисистемные помехи и выигрыш от мягкого хэндовера равна:

PпрМС=Pш + (Eb/N0)треб Gобр Lп  Gхо =-266,8+4,8–10+3-2=-271 дБмВт,

где (Eb/N0)треб  -минимально допустимое значение Eb/N0 на входе приемника для данного типа сервиса составляет 4.8 дБ при скорости абонента 3 км/ч;

Gобр =10log(Rчип/Rпольз)=10log(3,84∙106/384∙103)=10 дБ.

2.4.2 Определение требуемой мощности принимаемого сигнала

Требуемая мощность принимаемого сигнала определяется выражением:

Pпр=PпрМС + Lтело GМС + Lff  (дБмВт),

где Lтело потери на затухание в теле абонента. Для услуг по передачи данных Lтело=0;

GМСкоэффициент усиления антенны мобильной станции, дБ. Значение Gмс принято равным 0 дБ;

Lff  запас на быстрые замирания, дБ.

Задача 2.8

Определить требуемую мощность принимаемого сигнала Pпр для нисходящей радиолинии, если известны запас на быстрые замирания Lff  (дБ), коэффициент усиления антенны мобильной станции GМС (дБ),  потери на затухание в теле абонента Lтело (дБ). Значение мощности приемника МС PпрМС берется из предыдущей задачи

Таблица 2.9 – Исходные данные

Вариант

7

Lff (дБ)

2,6

Lтело (дБ)

2

GМС (дБ)

0

Pпр= -271 +  2 – 0 + 2.66 = -266,34 (дБмВт),

2.4.3 Расчет эффективно излучаемой мощности базовой станции

Эффективно излучаемая мощность БС:

PизБС=PБС+GБСLфидер, дБмВт,

где PБСмощность передатчика базовой станции на кодовый канал, дБ;

GБСкоэффициент усиления антенны базовой станции, дБ;

Lфидер потери обусловленные затуханием в фидере, дБ.

 

Задача 2.9.

Определить эффективно излучаемую мощность базовой станции PизБС дБ, если известны мощность передатчика базовой станции на кодовый канал PБС (дБ), коэффициент усиления антенны базовой станции GБС (дБ), потери обусловленные затуханием в фидере Lфидер (дБ).

Таблица 2.9 – Исходные данные

Вариант

7

PБС (дБ)

50

Lфидер (дБ)

2

GБС (дБ),

18

PизБС= 50 + 182= 66, дБмВт,

2.4.4  Расчет допустимых потерь на трассе

Допустимые потери на трассе:

L= PизБС - Pпр -MBuild,  дБ,

где MBuild – запас на проникновение в помещение, дБ.

Типовые значения запаса на проникновение:

- 22 дБ в условиях плотной городской застройки;

- 17 дБ в условиях средней городской застройки;

- 12 дБ в условиях редкой застройки (в пригороде);

- 8 дБ в сельской местности (на открытой местности в автомобиле).

Задача  2.10

Определить допустимые потери на трассе нисходящей линии UMTS, если известен MBuild – запас на проникновение в помещение, дБ. Эффективно излучаемая мощность базовой станции PизБС и  требуемая мощность принимаемого сигнала Pпр берутся из задач 2.8, 2.9.

Вариант

2, 7

тип местности сети UMTS

средняя городская застройка

L= 66 +266,34 – 17= 315,34  дБ

Заключение:

 В ходе курсовой работы был произведен расчет параметров сетей GSM, LTE, WCDMA. Для стандартов LTE  и GSM определяли радиус зоны покрытия. Для канала сети LTE была произведена оценка допустимой скорости передачи. Также была расcчитана абонентская емкость сети WCDMA.

 Во второй части курсовой была рассчитана чувствительность приемника UMTS. Также в данной работе была рассмотрена трехсекторная БС. Кроме этого, я определилa требуемую мощность принимаемого сигнала и минимально допустимую мощность сигнала на входе приемника, рассчиталa эффективность излучаемой мощности БС.

Список литературы

  1.  Бабков В.Ю. Общие подходы к задачам  планирования и оптимизации 2G - 4G сетей подвижной связи, - С-П, 2011.
  2.  Ипатов В.П., Орлов В.К., Самойлов И.М. Системы мобильной связи. Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия, 2003.
  3.  Аунг М.Э. Распространение радиоволн и разработка затухания для помещения  сложной формы. - М. : МГИЭТ, 2008.
  4.  Гершман И.Р. Модели и методы расчета абонентской нагрузки в сотовых сетях, - С-П.:  ЛОНИИС, 2009.
  5.  Варукина Л.И. Планирование сетей LTE, технические предпосылки объединения операторов. MForum.ru, 2010.
  6.  Крылов В.В, Самохвалова С.С. Теория телетрафика и ее приложения. Учеьное пособие для вузов. - С-П.: БХВ Петербург, 2005.
  7.  Русеев Д. Технологии беспроводного доступа: Справочник. – СПб.: БХВ Петербург, 2002.
  8.  Варукина Л.И. Производительность сети TD-LTE в сравнении с WiMAX. MForum.ru, 2010.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19354. Магнитные свойства материалов 223 KB
  Лекция №6 Магнитные свойства материалов. Величины с помощью которых оцениваются магнитные свойства материалов называются магнитными характеристиками. К ним относятся: абсолютная магнитная проницаемость; относительная магнитная проницаемость; темп
19355. Ферриты и их применение в технике сверхвысоких частот 102.5 KB
  Лекция №7 Ферриты и их применение в технике сверхвысоких частот. Ферриты от лат. ferrum железо в прямом смысле химические соединения окиси железа Fe2O3 с окислами других металлов; в более широком понимании сложные окислы содержащие железо и другие элементы. Большин...
19356. Радиокомпоненты. Резисторы. Общие сведения 530 KB
  Лекция №6 Радиокомпоненты. Резисторы. Общие сведения. Резистор это пассивный элемент радиоэлектронной аппаратуры РЭА предназначенный для создания в электрической цепи требуемой величины электрического сопротивления обеспечивающий перераспределение и регули
19357. Проволочные и непроволочные резисторы 51.5 KB
  Лекция №9 Проволочные и непроволочные резисторы Проволочные резисторы обычно предназначены для установки в те цепи где на них происходит рассеяние значительных мощностей причем компонент рассчитанный на мощность 50 Вт является достаточно распространенным возм...
19358. Содержание коррекционно-логопедического воздействия при дислалии. Этапы автоматизации и дифференциации звуков 69.5 KB
  Исходя из цели и задач логопедического воздействия, представляется оправданным выделить следующие этапы работ: подготовительный этап; этап формирования первичных произносительных умений и навыков; этап формирования коммуникативных, умений и навыков.
19359. Катушки индуктивности 124 KB
  Лекция № 12 Катушки индуктивности Классификация и основные технические параметры катушек индуктивности Как магнитное так и электрическое поля создаются тем или иным элементом цепи. В случае статических полей магнитное и электрическое поля могут суще...
19360. Трансформаторы. Определения и классификация 435.5 KB
  Лекция №13 Трансформаторы Определения и классификация Трансформаторами называются электромагнитные устройства имеющие две или большее число индуктивносвязанных обмоток и предназначенные для изменения величины переменного напряжения тока. Трансформатор сос
19361. Технология пайки 54.5 KB
  Лекция №15 Технология пайки. Описание процесса пайки. Пайка образование неразъемного соединения с межатомными связями путем нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления их смачивания припоем затекания припоя в зазор и последующей его кристалли...
19362. Теоретичні засади формування податкової системи 34.54 KB
  Тема1: Теоретичні засади формування податкової системи Сутність і зміст податкової системи Формування податкової системи в історичному аспекті. Умови набуття оподаткування системності. Об’єктивні і суб’єктивні чинники становлення податкової системи Зас...