Системы подвижной связи с кодовым разделением каналов

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроник Факультет Заочного вечернего и дистанционного обучения

Кафедра сетей и устройств телекоммуникаций

Контрольная работа

«Системы подвижной связи с кодовым разделением каналов»

Минск 2009 г.

Вариант № 3

1. Исходные данные

1. Расчетная часть

2.1 Вычисление среднего трафика по профилям обслуживания Для голосовой моды используется соотношение:

YS = KV * (ТV /60)* (NV /N). (1)

После подстановки получаем значение удельной абонентской нагрузки:

YS = 0,44*(3/60)*(50 000/50000)=0,022 Эрл Для моды передачи пакетов VPS переводят в килобайты (кБ):

3600кбит/8 =450кБ Далее объем передаваемых данных разбивают по направлениям UL и DL с учетом доли передающих пакеты абонентов в сети:

VPS, UL = r· VPS · (NPS /N), (2)

VPS, DL = (1-r) · VPS · (NPS /N) (3)

После подстановки в (2) и (3), получаем:

VPS, UL =0,1· 450·(7000/50 000) = 45· 0,14=6,3 кБ,

VPS, DL = 0,9· 450·(7000/50 000) = 405· 0,14=56,7 кБ.

2.2 Выбор нагрузки UL для баланса По рекомендациям ETSI и производителей аппаратуры WCDMA, нагрузка в проектируемых сетях не должна быть менее 20%, а с другой стороны не должна превышать 70% для UL и 76% для DL. Выберем в качестве значения для UL нагрузку 65% (Q=0,65). Значения BI, UL для принятой нами нагрузки Q определим по формуле:

BI, UL= 10· log (1/(1-Q)) [дБ] (4)

BI, UL= 10· log (1/(1−0,65))= 4.559 [дБ].

2.3 Определение количества сайтов по емкости для UL (нагрузка 65%).

Для выбранной нагрузки Q количество трафик-каналов в секторной соте определяется выражением:

M=Q*MpolE (5)

где MpolE — придельное количество каналов в секторе, зависящее от моды и скорости передачи. Для 3-секторного сайта в городских условиях при передачи речи рекомендуется MpolE=70.

После подстановки в (5) получаем:

M=0,65· 70=45 каналов Для заданной нормы потерь GoS=3% из таблицы распределения Эрланга находим суммарную нагрузку сектора (соты) Y=37,155 Эрл, которую могут обслужить M=45 каналов. Количество абонентов в соте будет равно отношению Y к YS, с округлением в меньшую сторону:

NCELL= Y/ YS = 37,155/ 0,022? 1688 абонента (6)

Количество абонентов в трехсекторном сайте будет равно:

NSITE= 3* NCELL =3· 1688 = 5064 абонента (7)

Всего в сети для обслуживания нагрузки от 50 000 абонентов потребуется сайтов (с округлением до меньшего целого):

MSITE = N / NSITE = 50 000/ 5064 = 9,873? 9 сайтов (8)

2.4 Определение количества сайтов по покрытию для UL (нагрузка 65%)

На данном шаге производится вычисление бюджета потерь для речевой моды и моды передачи пакетов в направлении UL с целью найти радиус R сайта, при котором связь возможна. Зная радиус, можно найти количество сайтов MSITE, суммарная площадь которых будет не меньше заданной площади телефонизации S=15 км2. Результаты вычислений сведены в таблицу 1.

В таблице 1 для оценки затухания сигнала L при распространении на расстояние R используется модель Окамура-Хата для городской застройки следующего вида:

L =A + Blog® = 134,69 + 35,22log®. (9)

Таблица 1

2.5 Проверка баланса емкость/покрытие для UL

Полученное в пункте 2.4 количество сайтов 9 совпадает с количеством сайтов 9, найденном в пункте 2.3. Таким образом, при 65% нагрузке достигается баланс, а количество необходимых сайтов как по емкости, так и по покрытию составит 9 штук.

2.6 Проверка не превышения максимальной нагрузки для UL и DL.

Максимальная нагрузка QMAX для сектора в направлении UL определяется выражением

QMAX = NCELL[(YS /MpolE) +

(VPS, UL· 1024·8·PF)/(3600·64·103·MpolE, PS)], (10)

где NCELL — количество абонентов в секторе, пересчитанное с учетом найденного количества сайтов; YS =0,22 Эрл; MpolE=70; VPS, UL=6,75кБ; PF=1,4 — рекомендованное значение пик-фактора для передачи с коммутацией пакетов; MpolE, PS = 16 — рекомендованное придельное число каналов с коммутацией пакетов на сектор.

Максимальная нагрузка QMAX для сектора в направлении DL так же вычисляется по выражению (10). Однако для этого направления принимают другие значения следующих параметров:

MpolE=60; MpolE, PS =8,9.

Кроме того, вместо VPS, UL в (10) подставляется VPS, DL = 60,75 кБ.

Найденные выше MSITE = 9 трехсекторных сайта имеют в каждой соте (секторе) следующее количество абонентов

NCELL = N / (MSITE· 3) = 50 000/(9· 3) = 1852 (11)

Подстановка в (10) для UL дает результат:

QMAX = 1852· [(0,022 /70) + (6,75· 1024·8·1,4)/(3600·64·103·16)]=0,618.

Таким образом, полученная максимальная нагрузка 62% для UL не превышает нагрузку баланса 75%, найденную на шаге 2.5 .

Вычисление QMAX для направления DL дает результат:

QMAX = 1852· [(0,022/60) + (60,75· 1024·8·1,4)/(3600·64·103·8,9)]=1,266.

Видно, что полученная нагрузка в 126.6% превышает придел в 76% для данного направления.

Для выполнения условия по не превышению максимальных нагрузок необходимо увеличить количество сайтов на один, т. е. положить MSITE = 9+1=10 и для этого количества повторить вычисления по (10−11). Если условие не будет достигнуто, MSITE увеличивают еще на один сайт и т. д.

В данном примере итерации заканчиваются при MSITE= 15. При таком количестве сайтов для направления UL QMAX =37,1%, что меньше 65%, и для направления DL QMAX =75,9%, что меньше 76%

2.7 Выполнение проверки покрытия для DL

На данном шаге выполняется проверка трех рекомендованных соотношений для мощностей сигналов (в Вт), излучаемых базовой станцией в направлении DL, а именно:

PCPICH? 0,1 P *NOM (12)

PTOT? 0,75 P *NOM (13)

PDCH? 0,3 P *NOM, (14)

где PNOM — номинальная мощность базовой станции в так называемой «системной контрольной точке», в качестве которой принят выход ASC;

PCPICH — мощность общего пилотного канала в контрольной точке;

PTOT — полная мощность в контрольной точке;

PDCH — мощность выделенного канала в контрольной точке.

Значение PNOM (дБ) пересчитывается из имеющегося в исходных данных значения мощности на выходе базовой станции PNOM, RBS (Вт) по следующему выражению:

PNOM =(10log (PNOM, RBS)+30) — LJC — LF/ - LASC (дБ) (15)

Затухание фидера при высоте мачты базовой станции HRBS пересчитывается по формуле:

LF/ = LF· (H RBS/100) = 6,3· 30 = 1,89 дБ (16)

Из (15) и (16) после подстановки поучаем:

PNOM = 10log (18) +30 -1- 1,89 — 0,2= 39,463дБ

или в ваттах:

P *NOM =10(Pnom -30)/10 = 8,836 Вт По найденному в пункте 2.6 количеству сайтов MSITE= 15 и заданной площади сети S, определяется радиус сайта (размер соты):

R= sqrt (S/(1,95· MSITE)) = sqrt (17/(1,95· 15)) = 0,762 км (17)

По (11) определяется количество абонентов в соте (секторе):

NCELL = N / (MSITE· 3) = 50 000/(15· 3) = 1111.

По (10) определяется QMAX для направления DL:

QMAX = 1111· [(0,022/60) + (60,75· 1024·8·1,4)/(3600·64·103·8,9)]=0,759.

Для проверки условия (12) необходимо выполнить вычисления, сведенные в таблицу 2. В таблице присутствует особых коэффициентов:

BLNF — логнормальные замирания и учет мягкого хэндовера;

BPC — порог регулирования мощности;

LBLпотери в теле человека; LCPL — потери для абонента в автомобиле;

LBPLпотери стен зданий.

Таблица 2

Как видно из таблицы, полученное значение PCPICH (в Вт) удовлетворяет условию (12):

0,777 Вт? 0,1· 8,836 Вт = 0,88 Вт Для проверки условия (13) необходимо выполнить вычисления, сведенные в таблицу 3. Следует обратить внимание на несколько иные значения параметров затуханий, используемые в данной таблице.

Таблица 3

Найденное значение PTOT (в Вт) не удовлетворяет условию (13), т.к.

13,789 Вт > 0,75· 8,836 Вт=6,63 Вт В соответствии с итерационным алгоритмом необходимо увеличить количество сайтов на 1, а затем повторить все вычисления с пункта 2.7, начиная с вычисления нового радиуса сайта по (17). Если условия (12−13) не будут достигнуты, добавляется еще один сайт и т. д. В данном примере выполнение (12−13) достигается при количестве сайтов MSITE= 22.

Рассмотрим это более подробно.

Для количества сайтов MSITE = 22 и заданной площади сети S, определяется радиус сайта (размер соты):

R= sqrt (S/(1,95· MSITE)) = sqrt (17/(1,95· 22)) = 0,629 км По (11) определяется количество абонентов в соте (секторе):

NCELL = N / (MSITE· 3) = 50 000/(22· 3) = 757,576.

По (10) определяется QMAX для направления DL:

QMAX = 757,576· [(0,022/60) +

(60,75· 1024·8·1,4)/(3600·64·103·8,9)]=0,535.

Для проверки условия (12) необходимо выполнить вычисления, сведенные в таблицу 2.1

Таблица 2.1

Как видно из таблицы, полученное значение PCPICH (в Вт) удовлетворяет условию (12):

0,639 Вт? 0,1· 8,836 Вт = 0,88 Вт Для проверки условия (13) необходимо выполнить вычисления, сведенные в таблицу 3.1. Следует обратить внимание на несколько иные значения параметров затуханий, используемые в данной таблице.

сеть сотовый связь трафик Таблица 3.1

Найденное значение PTOT (в Вт) удовлетворяет условию (13), т.к.

5,234 Вт < 0,75· 8,836 Вт=6,63 Вт.

Далее переходим к проверке условия (14). Вычисления для проверки этого условия (при передаче речи) аналогичны расчетам из табл. 2, но отличаются иными значениями ряда констант. Вычисления (при MSITE= 22) сведены в таблицу 4.

Следует отметить, что в таблице 4 следует применить значение PTOT, которое будет получено при последнем применении таблицы 3.1 .

Таблица 4

Как видно, найденное значение PDCH (в Вт) удовлетворяет условию (14): 2,517 Вт < 0,3· 8,836 Вт = 2,650 Вт.

Таким образом, в данном примере расчета окончательно можно принять структуру сети WCDMA из 22 трехсекторных сайтов на площади в 15 км² .

1. Аксёнов Вячеслав Анатольевич. Проектирование сети сотовой связи стандарта CDMA.

2. Веселовский, К. Системы подвижной радиосвязи / К. Веселовский; Пер. с польск. И. Д. Рудинского; под ред. А. И. Ледовского. — М.: Горячая линияТелеком, 2006. -536с.:ил.

3. Бабков, В. Ю. Сети мобильной связи. Частотно-территориальное планирование / В. Ю. Бабков, М. А. Вознюк, П. А. Михайлов. — СПб.: СПбГУТ, 2000. — 196 с.:ил.

4. Карташевский, В. Г. Сети подвижной связи./ В. Г. Карташевский, С. Н. Семенов, Т. В. Фирстова. — М.: Эко-Трендз, 2001. 300с.:ил.

5. Частотно-территориальное планирование сотовых сетей связи стандарта GSM: метод. указ. для практ. занятий по курсу «Системы подвижной радиосвязи» для студ. спец. 45 01 03 «Сети телекоммуникаций» днев. и заоч. форм обуч./ В. А. Аксёнов, Э. А. Чуйко. Минск: БГУИР, 2004.17с.