Запас на допустимые внутрисистемные помехи.

При расчете употребляется величина запаса на внутрисистемные помехи, которая характеризует возрастание мощности шума на входе приемника. Для расчета, принимают что запас на внутрисистемные помехи равен[2]:

L=-10•log10(1-?),(3.9)

где ? – относительная загрузка соты в восходящей либо нисходящей линии.

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

Рис. 3.1. Зависимость значения запаса на внутрисистемные помехи от значения относительной загрузки соты

Для восходящей линии относительная загрузка соты возможно выяснена посредством выражения[16]:

где

KN – количество пользователей;

W– скорость передачи чипов в WCDMA (3.84 Мчип/c);

– требуемое отношение Eb/N0 , для пользователя с номером k;

– скорость передачи данных пользователя с номером k;

– коэффициент занятия услуги;

i – отношение Ioth/Iown , где Ioth-принятая мощность от абонентов окружающих сот, Iown – принятая мощность от абонентов обслуживающей соты. i характеризует «изоляцию» соты. В большинстве случаев эта величина образовывает от 0.15(локальные микро-БС) до 1.2(при нехорошего планирования).

Относительная загрузка соты в нисходящей линии уменьшена на величину ? характеризующую ортогональность кодов в нисходящей линии[16]:

Кроме этого загрузку соты возможно выяснить посредством соотношения[16]:

где m- количество одолжений предоставляемых в соте;

– скорость передачи данных для услуги;

— требуемое отношение Eb/N0 для услуги.

Выигрыш за счет мягкого хэндовера.Как уже было обрисовано в данной работе, мягкий хэндовер имеет место в том случае, в то время, когда мобильная станция соединена как минимум с двумя сотами в один момент. , если эти соты принадлежат двум различным базисным станциям(Node B) объединение двух восходящих каналов осуществляется контроллером радиосети (RNC). , если соты принадлежат одной базисной станции объединение сигналов осуществляется базисной станцией. В нисходящей линии объединение двух каналов осуществляется RAKE-приемником мобильной станции способом оптимального сложения. Возможно разглядывать, как способ разнесенного приема, при применении которого сигналы различных 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 сокращает негативные эффекты от замираний и теневых зон. В настоящей сети, территории обслуживания большинства сот пересекаются. На границе соты мобильная станции может выбрать лучшую соту из дешёвых сейчас, другими словами мобильная станция не ограничена одним соединением. Это приводит к тому, что запас на замирания может быть уменьшен при расчете бюджета радиолинии, происходит уменьшение требуемого значения Eb/N0 . Выигрыш от мягкого хендовера зависит от условий распространения радиоволн. В городах где замирания сигналов весьма значительны, корреляция между сигналами пришедшими от различных источников мелка, как следствие возрастает выигрыш от применения мягкого хендовера. И напротив в сельской местности в то время, когда сигналы незначительно подвержены замираниям, корреляция между сигналами от различных источников возрастает и выигрыш значительно уменьшается. Величина выигрыша может изменяться в пределах 2-5 дБ. Обычная величина выигрыша, которой задаются, для расчета бюджета радиолинии образовывает 2-3 дБ.

Ограничение управления мощностью либо запас на стремительные замирания.Метод стремительного управления мощностью введен в UMTS чтобы поддерживать требуемое значение Eb/N0 на входе приемникапостоянным на протяжении стремительных замираний, обусловленных многолучевостью. глубина замираний может доходить до 30 дБ. Стремительное управление мощностью особенно принципиально важно для абонентов имеющих малую скорость передвижения так как они не смогут скоро поменять собственный положение для компенсации глубоких замираний. На границе соты, мощность передатчика мобильной станции большая, так не остается запаса на управление мощностью для компенсации стремительных замираний. Чтобы учесть данный процесс в расчете зададимся величиной запаса на стремительные замирания. Величина запаса на стремительные замирания зависит от скорости абонента. Обычные значения величины запаса в зависимости от скорости абонента представлены в таблице 3.2 [2]

Таблица 3.2. Обычные значения величины запаса на стремительные замирания

Вычислим допустимые утраты на автостраде для восходящей и нисходящей линии. Расчет произведем для услуги требующей скорости передачи данных в нисходящей и восходящей линии 384 кбит/c.

Расчет восходящей радиолинии.Расчет осуществляется в пара этапов.

1.Минимально допустимая мощность сигнала на входе приемника БС определяется из (3.8) :

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

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

Gобр – выигрыш от обработки,

Pш – мощность собственных шумов приемника.

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

Мощность шумов приемника БС из (3.7):

Pш = N+Kш=-108,2+3=-105,2 дБмВт.

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

Выигрыш от обработки образовывает:

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

Rчип -чиповая скорость стандарта UMTS, 3,84•106 чип/c,

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

Кроме этого, как описывалось выше, нужно 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%. Выбор данной величины обусловлен следующими мыслями:

• Неустойчивость работы совокупности управления мощностью при нагрузках превышающих 75%, которая проявляется в попытках осуществления громадных корректирующих действий регулировки мощности в качестве реакции на маленькие стремительные трансформации нагрузки.
• Необходимостью резервирования 30% ресурсов емкости соты для процедур мягкого хэндовера.

Запас на внутрисистемные помехи равен:

Lп =-10•log10(1-0.5)=3 дБ.

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

Pпрбс=Pш + (Eb/N0)треб – Gобр + Lп – Gхо =-105,2+1.7-10+3-2=-112,5 дБмВт.

2.Требуемая мощность принимаемого сигналаопределяется выражением:

Pпр=Pпрбс + Lфидер –Gбс + Lff =-112,5 +3-18+3=-124,5 дБмВт,

где Lфидер — утраты в фидере, дБ. В большинстве случаев, тип и длина фидера выбирается так, дабы значение затухания в нем составляла не более 3 дБ;

Gбс – коэффициент усиления антенны базисной станции, дБ. Для расчета примем Gбс=18дБ, обычное для секторных антенн базисных станций;

Lff –запас на стремительные замирания, дБ. Значение Lff примем равным 3 дБ.

3. Действенно излучаемая мощность мобильной станцииопределяется выражением:

Pизмс=Pмс+Gмс — Lтело=21+0-0=21 дБмВт,

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

Gмс – коэффициент усиления антенны базисной станции, принята равной 0 дБ;

Lтело – утраты на затухание в теле абонента. Для расчета Lтело принимают равным 3 дБ. Нужно подметить, что в большинстве случаев, утраты на затухание в теле учитываются для голосовых типов одолжений, и смогут не учитываться для одолжений по передаче данных. В этом случае Lтело=0 дБ.

4. Максимально допустимые утраты на автостраде равны:

L= Pизмс- Pпр=21+124,5=145,5 дБ.

Расчет нисходящей радиолиниитакже осуществляется в виде последовательных этапов.

1. Минимально допустимая мощность сигнала на входе приемника МСопределяется подобным 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 употребляются более простые компоненты, следовательно, его коэффициент шума выше. Стандартом коэффициент шума приемника МС должен иметь значение

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 выигрыш и внутрисистемные помехи от мягкого хэндовера равна:

Pпрмс=Pш + (Eb/N0)треб – Gобр – Lп – Gхо =-100,2+4,8–10+3-2=-104,4 дБмВт,

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

Gобр =10log(Rчип/Rпольз)=10log(3,84•106/384•103)=10 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 кроме этого как и в восходящий. Lп =3 дБ;

Gхо –выигрыш за счет мягкого хендовера примем кроме этого 2 дБ.

2.Требуемая мощность принимаемого сигналаопределяется выражением:

Pпр=Pпрмс + Lтело –Gмс + Lff =-104,4+0-0+3=-101.4 дБмВт,

где Lтело – утраты на затухание в теле абонента. Для одолжений по передачи данных Lтело=0.

Gмс – коэффициент усиления антенны мобильной станции, дБ. Значение Gмс принято равным 0 дБ.

Lff –запас на стремительные замирания, дБ.

3. Действенно излучаемая мощность БС:

Pизбс=Pбс+Gбс – Lфидер=40+18–3=55 дБмВт,

где Pбс – мощность передатчика базисной станции на кодовый канал. Для данного типа сервиса величина большой мощности передатчика на кодовый канал образовывает 40 дБмВт[параметры оборудования Nokia];

Gбс – коэффициент усиления антенны базисной станции;

Lфидер – утраты обусловленные затуханием в фидере .

4. Допустимые утраты на автостраде:

L= Pизбс- Pпр=55+101.4 =156.4 дБ.

В данном расчете не учитывались затенения сигнала препятствиями(строения, деревья и.т.д.), затухания вносимые стенками строений для абонентов находящихся в помещений. Величина этого запаса воздействует на величину возможности обслуживания в соте.

Статистический анализ измерений уровня принимаемого радиосигнала говорит о том, что величина утрат L, в каждой конкретной точке между базисной и мобильной станцией на любом расстоянии может рассматриваться как случайная величина которая подчиняется обычному гауссовскому распределению относительно среднего значения утрат.

L(d)[дБ]=Lср(d)[дБ]+X?[дБ]

Где X? – случайная величина, имеющая обычное распределение, со средним значением ноль, среднеквадратическим отклонением ?.

Pпр(d)=Pпрд – L(d) [дБ] .

Для нахождения возможности обслуживания в соте нужно задать величину среднеквадратического отклонения, степень утрат модели распространения n. , если нужно учесть обслуживание абонентов в помещений, нужно задать величину утрат на проникновение в строение. В большинстве случаев она образовывает 15-20 дБ. Следующее выражение определяет возможность обслуживания в соте[1]. Возможность обслуживания в соте — возможность того что уровень принимаемого сигнала Pпр примет значение большее значения минимально допустимого уровня сигнала х0:

,

где

,

,

где Pпр – уровень принимаемого сигнала. х0- минимально допустимый уровень сигнала. Величина х0-Pпр – есть искомым запасом на медленные замирания;

? –среднеквадратическое отклонение;

n – степень утрат.

erf(x) –функция неточностей .

Рассматривается участок сети находящейся в плотной застройке, более того в разглядываемом районе довольно много жилых домов в которых кроме этого требуется обеспечить покрытие.

Характерные значения величины степени потерь и среднеквадратического отклонения представлены в таблице 3.3 [2]:

Таблица 3.3. Значения величины степени потерь и среднеквадратического отклонения для разных типов местности

Из таблицы, примем ?outdoor=7дБ, ?indoor=6 дБ(среднеквадратические отклонение замираний в помещении и открытом пространстве соответственно).

Суммарное среднеквадратическое отклонение:

= ?9 дБ.

степень утрат модели распространения n=4.

Требование к возможности нахождения в зоне обслуживания — 95%

Понемногу увеличивая величину запаса добьемся требуемого значения возможности.

(Расчет производился в среде MathCad). Итог расчета представлен в виде таблицы 3.4:

Таблица 3.4. Зависимость возможности обслуживания в соте от значения запаса на медленные замирания

Так, требуемое значение запаса на медленные замирания равняется Lsf=10 дБ.

Величина допустимых утрат на автостраде равна:

L=Lmax-Lsf-Lзд,

где Lmax- максимально допустимые утраты на автостраде,

Lзд- утраты на проникновение в строение,

Lsf-значение запаса на медленные замирания.

Для передачи данных со скоростью 384 кбит/c возьмём значения допустимых утрат:

Восходящая линия L=Lmax-Lsf-Lзд=145,5-10-15=120,5 дБ.

Нисходящая линия L=Lmax-Lsf-Lзд=153,4-10-15=128,4 дБ.

Для расчета территории обслуживания либо радиуса соты, берется меньшее из значений допустимых утрат в восходящей либо нисходящей линии.

Для расчета покрытия, определяют требуемый уровень пилотного сигнала(CPICH), определяющий утраты на автостраде, так, по уровню CPICH возможно делать выводы о доступности того либо иного сервиса. В большинстве случаев, уровень пилотного сигнала образовывает 10% от суммарной мощности передатчика БС. Выходная мощность БС образовывает 43 дБмВт. Соответственно мощность пилотного сигнала равна PCPICH=33 дБмВт.

Мощность принимаемого пилотного сигнала для доступности услуги должна быть равна:

PпрCPICH= Pизбс- Lmax+(PCPICH- Pбс) (дБмВт),

где Pизбс – действенно излучаемая мощность БС на кодовой канал,

Lmax – максимально допустимые утраты на автостраде,

Pбс- мощность передатчика БС на кодовый канал,

PCPICH- мощность пилотного сигнала БС.

PпрCPICH=55-145.5+(33-40)=-97,5 дБмВт.

С учетом утрат на проникновение в величины и здания запаса на медленные замирания.

PпрCPICH= Pизбс- L+(PCPICH- Pбс)=-72,5 дБмВт,

где L-допустимые утраты на автостраде.

Результаты расчета сведены в таблицу 3.5.

Таблица 3.5. Бюджет радиолиний 384 кбит/c

Подобно выполнен расчет бюджета радиолиний для других одолжений: телефония(12,2 кбит/c), видеотелефония(64 кбит/c), передача данных(144 кбит/c). При расчетах употреблялись эти из таблицы 3.1. Мощность передатчика БС на кодовый канал выбиралась из таблицы 3.6.

Таблица 3.6. Мощность передатчика БС на кодовый канал[параметры употребляющиеся в оборудовании Nokia]

Результаты расчетов приведены в нижеследующих таблицах 3.7-3.9:

Таблица 3.7. Бюджет радиолиний 12,2 кбит/c(телефония)

Таблица 3.8. Бюджет радиолиний 64 кбит/c

Таблица 3.9. Бюджет радиолиний 144 кбит/c

BARRA 00

Интересные записи:

• Зариповой ксении фаридовны ип 204 гр.
• Заря славянского западничества
• Защита информации в интернет
• Защита магистерской диссертации