Планирование радиосетей UMTS и LTE

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Некоммерческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра Телекоммуникационных систем

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: «Планирование радиосетей UMTS и LTE»

По дисциплине: Технологии мобильной связи 3G и 4G

Специальность: 5В0719 - Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Выполнил(а): Абылканов М. Группа МТС-10-5 №зач.кнж.:103173

Руководитель ст.пр. Самоделкина С.В.

_____________________________ «____» _____________________2013 г.

Алматы 2013



Содержание:

Введение

1. Расчет параметров сетей GSM, LTE, WCDMA

2. Расчет бюджета радиолиний системы WCDMA

3. Планирование и расчет радиосетей LTE

4. Определить уровень суммарного шума приемника БС сотовой связи

5. Рассчитать оптимальный уровень помех от автотранспорта в зоне действия сотовой связи GSM

6. Рассчитать дальность связи сотовой сети GSM в направлении АС-БС в городе Семипалатинск

Заключение

Список литературы



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 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.

В четвертой задаче нужно определить уровень суммарного шума приемника базовой станции (БС) сотовой связи.

В пятой задаче необходимо рассчитать оптимальный уровень помех от автотранспорта в зоне действия сотовой связи GSM, определить оптимальную мощность передатчика БС, работающей в зоне действия помех от автотранспорта, а также построить профиль между двумя базовыми станциями и определить высоту подвеса антенн.

В шестой - необходимо рассчитать дальность связи сотовой сети GSM в направлении АС - БС для города.



1. Расчет параметров сетей GSM, LTE, WCDMA

Расчет бюджета потерь и зоны покрытия сетей GSM и LTE

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

Дf 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.

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

Таблица 1.1 - Исходные данные

Вариант	3
L, дБ	125
НБС, м	50
тип сети	GSM-1800

Расчет:

Для GSM 1800 и LTE1800 (город):

.(1.1)

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

Таблица1.2 - Исходные данные

Вариант	3
L, дБ	140
НБС, м	43
тип зоны покрытия	город

Расчет

Для GSM 900 и LTE 900 (пригород):

. (1.2)

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

Таблица 1.3 - Исходные данные

Вариант	3
R, км	1,7
НБС, м	55
тип зоны покрытия	город
Тип сети	LTE 900

Расчет

Для GSM 900 и LTE 900 (город):

, (1.3)

Допустимые потери для LTE 155,5 дБ > 131,55 дБ, значит, связь будет устойчивой.

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

Таблица 1.4 - Исходные данные

Вариант	3
R, км	1,8
НБС, м	45
тип зоны покрытия	город

Расчет

, (1.4)

Так как L = 142,22 дБ < L_доп = 149,2 дБ, значит, связь устойчива.

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)

;(1.5)

для «далеких» (на границе соты) пользователей

(1.6)

где W - полоса системы, МГц, з - SINR.

1.5 Рассчитать скорость передачи в канале для пользователей, расположенных в центре и на границе соты для DL, если известны полоса системы W, МГц, з1(u) - SINR для центра соты, з2(u) - SINR для границы соты.

Таблица 1.5 - Исходные данные

Вариант	3
W, МГц,	10
з1(u)	4
з2(u)	0,3

Расчет:

По формуле 1.5 скорость передачи для пользователей в центре соты

а скорость передачи для пользователей на границе соты по формуле 1.6

1.6 Рассчитать скорость передачи в канале для пользователей, расположенных в центре и на границе соты для UL, если известны полоса системы W, МГц, з1(u) - SINR для центра соты, з2(u) - SINR для границы соты.

Таблица 1.6 - Исходные данные

Вариант	3
W, МГц,	10
з1(u)	4
з2(u)	0,4

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

Из задач 1.5 и 1.6 видно, что скорость передачи в центре соты выше, чем на границе соты.

Определение пространственных параметров 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- N_у 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 N_{а net};

- вероятностью блокировки вызоваР_бл

- активность одного абонента в ЧННА_а = 0,03 - 0,04 Эрл;

- число абонентов сети М_s;

- число секторов на БС - DD;

- площадь зоны обслуживания S_зон.

Максимально возможное число абонентов, которое может обслужить сектор БС N_{a sec}

.(1.7)

Число секторов в сети

(1.8)

Число БС в сети

(1.9)

где D - число секторов на БС.

Площадь БС

(1.10)

Дальность связи (радиус соты с точки зрения абонентской нагрузки):

(1.11)

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

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

(1.12)

Тогда радиус соты с точки зрения бюджета потерь:

(1.13)

Если R (по потерям) ? R (по абонентской емкости), то выполняются требования по покрытию и емкости сети и ресурсы используются наиболее рационально, а если данное требование не выполняется, то надо произвести расчет заново для улучшения ситуации, изменяя определенные параметры.

Таким образом, на этом этапе планирования находится число базовых станций и максимальный радиус сот, исходя из абонентской плотности (нагрузки).

Произведем расчет абонентской емкости для тотальной услуги - VoIP. Каждой соте при мягком повторном использовании частот выделяется вся полоса системы.

Таблица 1.7 - Исходные данные

Вариант	3
Аа	0,025
Na	33
D	6
Snet, км2	1600

Посчитаем количество абонентов, которым будет предоставлена услуга VoIP в ЧНН:

Число секторов в сети

Число БС в сети

где D = 6 - число секторов для одной БС

Площадь города S = 1600 км².

Площадь зоны БС

Дальность связи

1.8 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	3
L, дБ	151
Snet, км2	260
NБСnet	23

Площадь зоны БС

Дальность связи (радиус соты с точки зрения абонентской нагрузки)

Радиус соты с точки зрения бюджета потерь:

R (по потерям) ? R (по абонентской емкости), значит, выполняются требования по покрытию и емкости сети и ресурсы используются наиболее рационально.

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.

Средний радиус кластера равен:

(1.14)

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

(1.15)

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

Таблица 1.9- Исходные данные

Вариант	3
M	6
Rcell, км	5



2. Расчет бюджета радиолиний системы WCDMA

Задача расчета бюджета радиолиний - это оценка максимальных допустимых потерь на трассе. Зная значение допустимых потерь, и используя подходящую модель распространения, можно вычислить радиус соты. При расчете бюджета радиолинии учитываются параметры антенн, потери в кабелях, выигрыши от разнесения, запасы на замирания и т.д. Результатом расчета является максимальные разрешенные потери на трассе.

Основные параметры использующиеся в расчете:

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

Минимально допустимое значение E_b/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 E_b/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 E_b/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 E_b/N₀ зависит от

- типа услуги(скорость передачи, требование к BER,BLER, метод канального кодирования);

- радиоканала (Скорость движения абонента, частота, многолучевость);

- типа соединения (Мягкий хэндовер, разнесенный прием, использование быстрого управление мощностью).

Расчет чувствительности приемника UMTS

Минимально допустимый уровень сигнала на входе приемника определяется как:

P_пр(дБмВт)= P_ш(дБмВт)+ (E_b/N₀)_треб(дБ) - G_обр(дБ), (2.1)

где (E_b/N₀)_треб - требуемое значение E_b/N₀,

G_обр - выигрыш от обработки.

P_ш - мощность собственных шумов приемника.

Основные параметры использующиеся в расчете:

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

Минимально допустимый уровень сигнала на входе приемника зависит от требуемого отношения E_b/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

P_ш= N+K_ш (дБмВт), (2.2)

где N - мощность теплового шума в приемнике, дБмВт

N= k•T•B,(2.3)

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

T - температура 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 К_ш = 7 дБ для линии DL, К_ш = 2,5 дБ для линии UL.

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

Таблица 2.2- Исходные данные

Вариант	3
Eb/N0 (дБ)	7,9
тип линии	DL
Кш (дБ)	6
273° + Т°	25
В (МГц)	4,2
Gобр(дБ)	5

Расчет:

Услуга - телефония, скорость абонента - 3 км/ч.

Определяем из таблицы значение E_b/N₀=7,9 дБ.

N= k•T•B=1,38•10^-23•298•4,2•10⁶=1,73•10^-14 Вт,

N=10•log(1,73•10^-14/0.001)=-107,62 дБмВт.

Мощность собственных шумов приемника

P_ш= N+K_ш = -107,62 + 6 = -101,62 дБ.

Чувствительность приемника

P_пр = -101, 62 + 7,9 - 5= - 98,72 дБ.

Расчет максимально допустимых потерь сети WCDMA

Максимально допустимые потери

L_MARL = P_EIRP - S_Rx + G_RxA - L_RxF -M_Build - M_Int - M_Shade +G_HO, (2.4)

где P_EIRP - ЭИИМ передатчика, дБ;

S_Rx - чувствительность приемника, дБ;

G_RxA - коэффициент усиления антенны, дБи;

L_RxF - потери в фидерном тракте, дБ;

M_Build - запас на проникновение в помещение, дБ;

M_Int - запас на внутрисистемные помехи, дБ;

M_Shade - запас на затенение , дБ;

G_HO - 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:

M_Int =-10•log₁₀(1-з), (2.5)

где з - относительная 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 1.

Рисунок 1 - Зависимость значения запаса на внутрисистемные помехи от значения относительной загрузки соты

Выигрыш за счет мягкого хэндовера.

Мягкий хэндовер имеет место в том случае, когда мобильная станция соединена как минимум с двумя сотами одновременно. В случае, если эти соты принадлежат двум разным базовым станциям(Node B), то объединение двух восходящих каналов осуществляется контроллером радиосети (RNC). В случае, если соты принадлежат одной базовой станции объединение сигналов осуществляется базовой станцией. В нисходящей линии объединение двух каналов осуществляется RAKE-приемником мобильной станции методом оптимального сложения. Можно рассматривать, как метод разнесенного приема, при использовании которого сигналы разных каналов складываются с учетом их весовых коэффициентов, а коэффициенты усиления в каждом канале прямо пропорциональны среднеквадратичному значению мощности сигнала и обратно пропорциональны среднеквадратичному значению мощности шума в этих каналах. При оптимальном сложении отношение сигнал/шум на выходе максимально. Выигрыш от мягкого хэндовера достигается за счет макро-разнесенного приема, следовательно уменьшает негативные эффекты от теневых зон и замираний. В реальной сети, зоны обслуживания большинства сот пересекаются. На границе соты мобильная станции может выбрать лучшую соту из доступных в данный момент, то есть мобильная станция не ограничена одним соединением. Это ведет к тому, что запас на замирания может быть снижен при расчете бюджета радиолинии, происходит уменьшение требуемого значения E_b/N₀ . Выигрыш от мягкого хэндовера зависит от условий распространения радиоволн. В городах, где замирания сигналов очень существенны, корреляция между сигналами, пришедшими от разных источников мала, как результат возрастает выигрыш от использования мягкого хэндовера. И наоборот в сельской местности, когда сигналы незначительно подвержены замираниям, корреляция между сигналами от разных источников возрастает, и выигрыш уменьшается. Величина выигрыша может меняться в пределах 2-5 дБ. Типичная величина выигрыша для расчета бюджета радиолинии составляет 2-3 дБ.

Ограничение управления мощностью или запас на быстрые замирания.

Алгоритм быстрого управления мощностью введен в UMTS для того, чтобы поддерживать требуемое значение E_b/N₀ на входе приемника постоянным во время быстрых замираний, обусловленных многолучевостью. глубина замираний может доходить до 30 дБ. Быстрое управление мощностью особенно важно для абонентов имеющих малую скорость передвижения, так как они не могут быстро изменить свое положение для компенсации глубоких замираний. На границе соты, мощность передатчика мобильной станции максимальная, таким образом, не остается запаса на управление мощностью для компенсации быстрых замираний.

Для того, чтобы учесть этот процесс в расчете зададимся величиной запаса на быстрые замирания. Величина запаса на быстрые замирания зависит от скорости абонента. Типичные значения величины запаса в зависимости от скорости абонента представлены в таблице 2.3



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

2.2 Рассчитать максимально допустимые потери L_MARL в сети WCDMA, если известны ЭИИМ передатчика - P_EIRP (дБ), чувствительность приемника - S_Rx, (дБ), коэффициент усиления антенны - G_RxA (дБи), потери в фидерном тракте - L_RxF, (дБ), запас на проникновение в помещение - M_Build ,( дБ), запас на затенение - M_Shade, (дБ), выигрыш от хэндовера - G_HO (дБ), загрузка соты - з.

Таблица 2.4 - Исходные данные

Вариант параметры	3
тип линии	DL
PEIRP (дБ)	63
З	0,6
SRx, (дБ)	-97
GRxA (дБи)	17,8
LRxF, (дБ)	0,5
MBuild ,( дБ)	12
MShade, (дБ)	8,7
GHO (дБ)	2,5

Примечание: 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).

Расчет:

Определим запас на помехи M_Int, дБ

M_Int =-10•log₁₀(1-з) = -10 lg(1 - з) = -10 lg 0,1 = 10 дБ.

Максимально допустимые потери

L_MARL = 63 + 97+17,8 -0,5 -12 - 3,98 - 8,7 +2,5= 155,12 дБ.

Расчет восходящей линии (UL) WCDMA

Расчет восходящей линии (UL) состоит из нескольких этапов:

- расчет минимально допустимой мощности сигнала на входе приемника базовой станции;

- определение требуемой мощности принимаемого сигнала;

- расчет эффективно излучаемой мощности мобильной станции;

- определение максимально допустимых потерь.

Расчет минимально допустимой мощности сигнала на входе приемника базовой станции

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

P_прбс(дБмВт)= P_ш(дБмВт)+ (E_b/N₀)_треб(дБ) - G_обр(дБ),

где (E_b/N₀)_треб - требуемое значение E_b/N_0,

G_обр - выигрыш от обработки,

P_ш - мощность 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):

P_ш = N+K_ш (дБмВт).

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

Выигрыш от обработки составляет:

G_обр=10log(R_чип/R_польз), (2.6)

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

R_польз- скорость передачи данных пользователя, кбит/c.

Также необходимо учесть выигрыш за счет мягкого хендовера и запас на внутрисистемные помехи. Величину выигрыша примем равной G_хо=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:

M_Int =-10•log₁₀(1-з).

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

P_прбс=P_ш + (E_b/N₀)_треб - G_обр + L_п - G_хо (дБмВт).(2.7)

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 К_ш (дБ), полоса согласованного фильтра приемника В (МГц), отношение средней энергии бита к спектральной плотности шума E_b/N₀ (дБ), чиповая скорость R_чип (чип/c), скорость передачи данных пользователя R_польз (кбит/c), загрузка соты - з. Мощность собственных шумов приемника взять из расчета задачи 2.1.



Таблица 2.5 - Исходные данные

Вариант	3
Eb/N0 (дБ)	2
106•Rчип (чип/c)	3,84
Rпольз (кбит/c).	384
273° + Т°	30
В (МГц)	3,84
Кш (дБ)	3
З	0,7

Расчет:

Мощность теплового шума в приемнике:

N= k•T•B=1.38•10^-23•303•3,84•10⁶=1,61•10^-14 Вт,

N=10•lg(1,61•10^-14/0.001)=-107,9 дБмВт.

Мощность шумов приемника БС из (2.2):

P_ш = N+K_ш=-107,9+3=-104,9 дБмВт.

Выигрыш от обработки составляет:

G_обр =10log(R_чип/R_польз)=10log(3,84•10⁶/384•10³)=10 дБ.

Запас на внутрисистемные помехи равен:

M_Int =-10•log₁₀(1-0.7)=5,23 дБ.

Минимально допустимая мощность сигнала на входе приемника БС равна:

P_прбс=P_ш + (E_b/N₀)_треб - G_обр + L_п - G_хо =-104,9+2-10+3-2= -111,9 дБмВт.

Определение мощности принимаемого сигнала

Требуемая мощность принимаемого сигнала определяется выражением:

P_пр=P_прбс + L_фидер -G_бс + L_ff (дБмВт), (2.8)

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

G_бс - коэффициент усиления антенны базовой станции, дБ.;

L_ff -запас на быстрые замирания, дБ.

2.4 Определить требуемую мощность принимаемого сигнала, если известны потери в фидере L_фидер (дБ), коэффициент усиления антенны базовой станции G_бс (дБ), запас на быстрые замирания L_ff (дБ).Значение мощности приемника БС берется из предыдущей задачи.

Таблица 2.6 - Исходные данные

Вариант	3
Lфидер (дБ)	2,5
Gбс (дБ)	16
Lff (дБ)	3

Расчет:

P_пр=P_прбс + L_фидер -G_бс + L_ff =-111,9 +2,5-16+3=-122,4 дБмВт

Расчет эффективно излучаемой мощности мобильной станции

Эффективно излучаемая мощность мобильной станции определяется выражением:

P_изМС=P_МС+G_БС - L_тело (дБмВт), (2.9)

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

G_БС - коэффициент усиления антенны базовой станции, принята равной 0 дБ;

L_тело - потери на затухание в теле абонента. Для расчета L_тело 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.

2.5 Рассчитать эффективно излучаемую мощность мобильной станции UMTS, если известны мощность передатчика мобильной станции P_мс (дБмВт). коэффициент усиления антенны базовой станции G_мс (дБ), потери на затухание в теле абонента L_тело (дБ).

Таблица 2.7 - Исходные данные

Вариант	3
PМС (дБмВт)	8
Lтело (дБ)	0
GБС (дБ)	0

Расчет:

P_изМС=P_МС+G_БС - L_тело =8+0-0=8 (дБмВт)

Определение максимально допустимых потерь

Максимально допустимые потери на трассе равны:

L= P_изМС- P_пр..(2.10)

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

L=8-(-122,4)=130,4 дБ

Расчет нисходящей радиолинии (DL) WCDMA

Данный расчет также осуществляется в несколько этапов:

- расчет минимально допустимой мощности сигнала на входе приемника МС;

- определение требуемой мощности принимаемого сигнала;

- расчет эффективно излучаемой мощности базовой станции;

- определение допустимых потерь на трассе.

Определение минимально допустимой мощности сигнала на входе приемника МС

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

P_прмс(дБмВт)= P_ш(дБмВт)+ (E_b/N₀)_треб(дБ) - G_обр(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:

P_ш = N+Kш (дБмВт).

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

P_прМС=P_ш + (E_b/N₀)_треб - G_обр - L_п - G_хо (дБмВт),

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

G_обр =10log(R_чип/R_польз);

R_чип -чиповая скорость стандарта UMTS, чип/c;

R_польз- скорость передачи данных пользователя. кбит/c;

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

G_хо - выигрыш за счет мягкого хендовера, дБ.

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

Таблица 2.8 - Исходные данные

Вариант	3
Eb/N0 (дБ)	5
106•Rчип (чип/c)	3,84
Rпольз (кбит/c).	384
273° + Т°	30
В (МГц)	3,84
Кш (дБ)	7
З	0,7

Расчет:

Мощность собственных шумов приемника МС:

P_ш = N+Kш=-107,9+7=-100,9 дБмВт.

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

P_прМС=P_ш + (E_b/N₀)_треб - G_обр -L_п - G_хо =-100,9+5-10-3-2=-110,9 дБмВт,

где (E_b/N₀)_треб -минимально допустимое значение E_b/N₀ на входе приемника для данного типа сервиса составляет 5 дБ при скорости абонента 3 км/ч;

G_обр =10log(R_чип/R_польз)=10log(3,84•10⁶/384•10³)=10 дБ.

Определение требуемой мощности принимаемого сигнала

Требуемая мощность принимаемого сигнала определяется выражением:

P_пр=P_прМС + L_тело -G_МС + L_ff (дБмВт),

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

G_МС - коэффициент усиления антенны мобильной станции, дБ. Значение G_мс принято равным 0 дБ;

L_ff -запас на быстрые замирания, дБ.

2.8 Определить требуемую мощность принимаемого сигнала P_пр для нисходящей радиолинии, если известны запас на быстрые замирания L_ff (дБ), коэффициент усиления антенны мобильной станции G_МС (дБ), потери на затухание в теле абонента L_тело (дБ). Значение мощности приемника МС P_прМС берется из предыдущей задачи

Таблица 2.9 - Исходные данные

Вариант	3
Lff (дБ)	3
Lтело (дБ)	0
GМС (дБ)	0

P_пр=P_прМС + L_тело -G_МС + L_ff =-110,9+0-0+3=-107,9 (дБмВт),

Расчет эффективно излучаемой мощности базовой станции

Эффективно излучаемая мощность БС:

P_изБС=P_БС+G_БС - L_фидер, дБмВт,

где P_БС - мощность передатчика базовой станции на кодовый канал, дБ;

G_БС - коэффициент усиления антенны базовой станции, дБ;

L_фидер - потери обусловленные затуханием в фидере, дБ.

2.9 Определить эффективно излучаемую мощность базовой станции P_изБС дБ, если известны мощность передатчика базовой станции на кодовый канал P_БС (дБ), коэффициент усиления антенны базовой станции G_БС (дБ), потери обусловленные затуханием в фидере L_фидер (дБ).

Таблица 2.9 - Исходные данные

Вариант	3
PБС (дБ)	35
Lфидер (дБ)	2,5
GБС (дБ),	16

P_изБС=P_БС+G_БС - L_фидер =35+16-2,5=48,5 дБмВт

Расчет допустимых потерь на трассе

Допустимые потери на трассе:

L= P_изБС - P_пр -M_Build, дБ,

где M_Build - 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).

2.10 Определить допустимые потери на трассе нисходящей линии UMTS, если известен M_Build - запас на проникновение в помещение, дБ. Эффективно излучаемая мощность базовой станции P_изБС и требуемая мощность принимаемого сигнала P_пр берутся из задач 2.8, 2.9.

Вариант	3
тип местности сети UMTS	пригород

L= P_изБС - P_пр -M_Build=48,5+107,9-12=144,4 дБ,

3. Планирование и расчет радиосетей LTE

Расчет энергетического бюджета для сети LTE

Рисунок 2 - Принцип расчета энергетического бюджета

Рассмотрим примеры расчета энергетического бюджета для систем LTE c частотным и временным дуплексом, работающих в диапазоне 2600 МГц. Причем для системы с временным дуплексом рассмотрим два варианта конфигураций кадра 1 и 2, формат специального субкадра - 7. Системная полоса для всех систем рассматривается равной 20 МГц, т.е. в случае FDD системная полоса будет разделяться на два канала по 10 МГц для линии вверх (UL) и линии вниз (DL), а в случае TDD вся полоса 20 МГц будет использоваться как на UL, так и на DL.

Рассмотрим БС, РЧ-блок каждого сектора которой оснащен двумя приемопередатчиками, выходная мощность передатчиков 20 Вт (43 дБм). РЧ-блок устанавливается в непосредственной близости от антенны. Базовая станция работает на линии вниз в режиме MIMO 2x2 с использованием кросс-поляризованной антенны. Поскольку энергетический бюджет рассчитывается для абонентской станции (АС) на краю соты, т.е. принимающей сигналы от БС с низким отношением сигнал/шум (ОСШ), то БС передает сигналы на эту АС в режиме разнесенной передачи. За счет сложения мощностей сигналов двух передатчиков в пространстве можно получить энергетический выигрыш (3 дБ). В качестве АС рассматриваем USB-модем, класс 3 - ЭИИМ 23 дБм.

Эквивалентная изотропно излучаемая мощность

ЭИИМ = Р_ТХ + G_ТхDiv + G_TxA - L_TxF , (3.1)

где Р_ТХ - выходная мощность передатчика, дБм;

G_ТхDiv - выигрыш от сложения мощности передатчиков, дБ;

G_TxA - коэффициент усиления антенны, дБи;

L_TxF - потери в фидерном тракте, дБ.

3.1 Рассчитать ЭИИМ передатчика базовой или абонентской станции, в зависимости от параметров оборудования LTE и восходящей или нисходящей линии сотовой связи

Таблица 3.1 - Исходные данные

Вариант	3
Линия	DL
РТХ , дБм	40
GТхDiv дБ;	3
GTxA, дБи;	18
LTxF, дБ.	0,4
Конфигурация системы	FDD 10+10 МГц

Расчет:

ЭИИМ = Р_ТХ + G_ТхDiv + G_TxA - L_TxF=40+3+18-0,4=60,6

Оценка емкости сети LTE

Емкость, или пропускную способность, сети оценивают, базируясь на средних значениях спектральной эффективности соты в определенных условиях. В таблице 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.

Таблица 3.2 - Средняя спектральная эффективность в макросети

Линия	Схема MIMO	Средняя спектральная эффективность, бит/с/Гц
		Сценарий 1	Сценарий 3
UL	1 х 2	0,735	0,681
	1 х 4	1,103	1,038
DL	2 х...

Подобные документы

• Планирование и оптимизация сотовых систем связи 3-го поколения

  Основные принципы построения сетей сотовой связи 3-го поколения. Ожидаемые воздушные интерфейсы и спектры частот. Общая характеристика сети UMTS и анализ ее основных параметров. Этапы планирования и оптимизации сети по совокупности показателей качества.
  
  дипломная работа [2,0 M], добавлен 08.06.2011
  

• Принципы работы технологий беспроводных сетей (WiFi и сотовой) и для передачи данных

  История появления сотовой связи, ее принцип действия и функции. Принцип работы Wi-Fi - торговой марки Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Функциональная схема сети сотовой подвижной связи. Преимущества и недостатки сети.
  
  реферат [464,8 K], добавлен 15.05.2015
  

• Технология размещения базовых станций связи стандарта DCS-1800

  Современные стандарты сотовых сетей связи. Проектирование сотовой сети связи стандарта DCS-1800 оператора "Астелит". Оценка электромагнитной совместимости сотовой сети связи, порядок экономического обоснования эффективности разработки данного проекта.
  
  дипломная работа [1,1 M], добавлен 10.06.2010
  

• Планирование в нулевом приближении сети сотовой связи для стандарта GSM -900

  Выбор частотных каналов. Расчет числа сот в сети и максимального удаления в соте абонентской станции от базовой станции. Расчет потерь на трассе прохождения сигнала и определение мощности передатчиков. Расчет надежности проектируемой сети сотовой связи.
  
  курсовая работа [421,0 K], добавлен 20.01.2016
  

• Проектирование участка сети сотовой связи

  Расчёт участка сети сотовой связи стандарта GSM–900 некоторыми методами: прогноза зон покрытия на основе статистической модели напряжённостей поля; на основе детерминированной и аналитической моделей. Определение абонентской ёмкости сети сотовой связи.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.12.2010
  

• Расчет систем сотовой связи

  Принципы построения сетей третьего поколения, их архитектура. Расчет оборудования мобильной связи. Анализ основных параметров стандарта. Расчет числа радиоканалов. Определение размерности кластеров. Допустимая телефонная нагрузка, число абонентов.
  
  курсовая работа [945,4 K], добавлен 06.04.2015
  

• Проектирование сети передачи дискретных сообщений

  Характеристика Белорусской железной дороги. Схема сети дискретной связи. Расчет количества абонентских линий и межстанционных каналов сети дискретной связи и передачи данных, телеграфных аппаратов. Емкость и тип станции коммутации и ее оборудование.
  
  курсовая работа [1,0 M], добавлен 07.01.2013
  

• Интеграция локальных вычислительных сетей МИЭТ и студенческого городка МИЭТ

  Разработка варианта интеграции локальных вычислительных сетей МИЭТ и студгородка МИЭТ, удовлетворяющий обе стороны. Анализ целесообразности реализации связи ЛВС МИЭТ и Студгородка МИЭТ посредством радиоканала. Обзор технологий оборудования радиосетей.
  
  дипломная работа [3,9 M], добавлен 10.09.2010
  

• Мультсервисиные сети

  Процесс построения мультисервисных сетей связи, его этапы. Анализ технологий сетей передачи данных, их достоинства и недостатки. Проектирование мультисервисной сети связи с использованием телекоммуникационного оборудования разных производителей.
  
  курсовая работа [1,8 M], добавлен 23.12.2012
  

• Основы инфокоммуникационных технологий

  Понятие сетей передачи данных, их виды и классификация. Оптико-волоконные и волоконно-коаксиальные сети. Использование витой пары и абонентских телефонных проводов для передачи данных. Спутниковые системы доступа. Сети персональной сотовой связи.
  
  реферат [287,1 K], добавлен 15.01.2015
  

• Классификация и основные характеристики систем подвижной радиосвязи

  Организация сетей радиосвязи. Частотно-территориальное планирование. Модель сотовой сети связи. Применение кластеров минимального размера. Интерференция частотных каналов в сети. Сота-ретранслятор, ее предназначение. Функции одночастотных ретрансляторов.
  
  презентация [1,5 M], добавлен 16.03.2014
  

• Системы связи и сети

  Общественные сети передачи данных: общее понятие, виды и краткая характеристика. Радио и телевизионные сети, их особенности. Разновидности виртуальных частных сетей. Назначение и структура сотовой радиосвязи, принципы действия мобильной коммуникации.
  
  презентация [1,7 M], добавлен 10.05.2013
  

• Проект соединительной цифровой радиорелейной линии для сети сотовой связи Томск - Володино

  Краткий обзор радиорелейных систем передачи прямой видимости. Аппаратура цифровых систем передачи для транспортных и корпоративных сетей. Разработка цифровой радиорелейной линии связи на участке Володино - Вознесенка - Киреевска. Расчет параметров трассы.
  
  дипломная работа [1,2 M], добавлен 23.09.2013
  

• Система мобильной сотовой связи GSM

  Принципы построения систем сотовой связи, структура многосотовой системы. Элементы сети подвижной связи и блок-схема базовой станции. Принцип работы центра коммутации. Классификация интерфейсов в системах стандарта GSM. Методы множественного доступа.
  
  реферат [182,3 K], добавлен 16.10.2011
  

• Частотно-территориальное планирование сети сотовой подвижной связи стандарта GSM

  Энергетический расчет трассы: шумов, уровня мощности сигнала в точке приема при распространении в свободном пространстве, усредненной медианной мощности сигнала для квазигладкой поверхности. Выбор оборудования базовой станции и используемых антенн.
  
  курсовая работа [839,8 K], добавлен 06.05.2014
  

• Динамика распространения сотовой связи в России

  Понятие сотовой связи, особенности ее современного развития. Типологическое районирование по уровню развития сотовой связи, динамика распространения на территории России. География развития и тенденции развития рынка сотовой связи в Российской Федерации.
  
  курсовая работа [578,5 K], добавлен 18.07.2011
  

• Проектирование зоновой связи для Пружанского района

  Принципы построения сельских сетей связи. Характеристика Пружанского района. Автоматизация процессов управления на проектируемой сети связи, базы данных сельских сетей связи. Экономический расчет эффективности сети, определение эксплуатационных затрат.
  
  курсовая работа [1,6 M], добавлен 06.01.2014
  

• Проектирование транспортной сети на базе ВОЛС для сотовых операторов стандарта GSM вдоль автотрассы Шардара-Арысь

  Компьютеризация телекоммуникационного оборудования и переход на цифровой стандарт связи. Аспекты сотового планирования и способы организации транспортной сети. Основные параметры кабеля и диаграмма уровней передачи волоконно-оптические линии связи.
  
  дипломная работа [1,9 M], добавлен 30.08.2010
  

• Развитие средств связи

  Этапы развития различных средств связи: радио, телефонной, телевизионной, сотовой, космической, видеотелефонной связи, интернета, фототелеграфа (факса). Виды линии передачи сигналов. Устройства волоконно-оптических линий связи. Лазерная система связи.
  
  презентация [301,0 K], добавлен 10.02.2014
  

• Разработка системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны

  Этапы разработки структурной схемы системы оперативной связи гарнизона пожарной охраны. Оптимизация сети специальной связи по линиям 01. Особенности определения высоты подъема антенн стационарных радиостанций, обеспечивающих заданную дальность радиосвязи.
  
  контрольная работа [874,9 K], добавлен 16.07.2012
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам