Планирование зоны обслуживания и пропускной способности радиосети UMTS

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Юго-Западный государственный  университет»

(ЮЗГУ)

 

Кафедра      Защита информации и системы связи

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

по дисциплине     «Сети связи с подвижными объектами»

                                                                       (наименование учебной дисциплины)

на  тему  «Планирование зоны обслуживания  и пропускной способности      радиосети  UMTS» 

 

Автор работы     Челышков П.В.                     _______________________

                                        (инициалы, фамилия)                         (подпись, дата)

Специальность (направление  подготовки)                            Телекоммуникации

                                                                                                                    (код, наименование)

 

Группа ТК-01б

 

Руководитель работы    А.Е. Севрюков                   _______________________

                             (инициалы, фамилия)                             (подпись, дата)

 

Работа защищена ________________________   

                                                                        (дата)

Оценка_____________________

 

 

Председатель комиссии _________________________    ____________________

                                                                 (подпись, дата)          (инициалы, фамилия)

 

 

Члены комиссии    _________________________  __________________________

                                                (подпись, дата)                          (инициалы, фамилия)

 

                                        _________________________  __________________________

                                              (подпись, дата)                         (инициалы, фамилия)

 

                                        _________________________   __________________________

                                             (подпись, дата)              (инициалы, фамилия)

 

 

Курск, 20 13 г.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Юго-Западный государственный  университет»

(ЮЗГУ)

 

Кафедра      Защита информации и системы связи

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

Студент     Челышков П.В.           шифр ___01101_________ группа ТК-01б

                (фамилия, инициалы)

1.Тема  «Планирование  зоны обслуживания  и пропускной  способности      радиосети  UMTS»  

2. Срок представления  работы (проекта) к защите «_____»  ___________ 20 13 г.

3. Исходные данные (для  проектирования, для научного исследования):

коэффициент усиления антенны БС (Gбс) = 18 дБ; коэффициент усиления

антенны МС (Gмс) = 0 дБ; потери в фидере (Lфидер) = 2 дБ; выходная мощность БС (Pбс вых) = 43 дБмВт; минимальная мощность мобильной станции (Рмс) = 21 дБмВт; объем речевого трафика абонента: Tабголос = 0,02 Эрл; объем трафика видеовызова абонента: Tабвидео = 0,006 Эрл; объем пакетного трафика к абоненту T144DLэрл = 0,008 Эрл; объем пакетного трафика от абонента T144ULэрл = 0,003 Эрл; объем пакетного трафика к абоненту T384DLэрл = 0,006 Эрл; объем пакетного трафика от абонента T384ULэрл = 0,001 Эрл; процент блокировок вызовов = 0,02; относительная загрузка  соты (планируемая) = 60%;

скорость перемещения абонента – 3км/ч; тип местности – плотная городская застройка; тип соты – 3-х секторная ;  планируемое число пользователей в соте – 200; количество пользователей в сети – 11000; вероятность обслуживания в соте – 0,88.

4. Содержание пояснительной  записки курсового проекта:

4.1.

4.2. Расчет восходящей радиолинии

4.3. Расчет нисходящей радиолинии

4.4. Анализ емкости системы UMTS

5. Перечень графического  материала (если предусмотрено  заданием): 

 

Руководитель работы (проекта) ____________________         А.Е. Севрюков           (подпись, дата)       (инициалы, фамилия)

Задание принял к исполнению ____________________________

(подпись, дата)

 

Содержание

 

Введение

1

2

3

4

Заключение

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчет восходящей радиолинии

 

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

P_прбс(дБмВт)= P_ш(дБмВт)+ (E_b/N₀)_треб(дБ) – G_обр(дБ), (1)

 

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):

P_ш = N+K_ш=-108,2+3=-105,2 дБмВт, (2)

Минимально допустимое значение E_b/N₀ на входе приемника для заданного типа сервиса взял из таблицы 2.1 при скорости абонента определенной исходными данными.

Таблица 2.1 - Значения E_b/N₀   для различных типов услуг                                            

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
50 км/ч	4,9	2,4	1,9	2,3
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   12,2 кбит/c	Видеотелефония,  64 кбит/c	Передача данных, 144 кбит/c	Передача данных, 384 кбит/c
3 км/ч	7,9	5	4,7	4,8
50 км/ч	7,6	4,7	4,5	4,6
120 км/ч	7,4	4,5	4.2	4,3

Выигрыш от обработки составляет:

G_обр = 10log(R_чип/R_польз),                                               (3)

где R_чип – чиповая скорость стандарта UMTS, 3,84∙106  чип/c,

R_польз – скорость передачи данных пользователя, определена исходными данными.

G_обр12,2 = 10log(3,84∙10⁶/12,2∙10³) = 25 дБ

G_обр64 = 10log(3,84∙10⁶/64∙10³) = 18 дБ

G_обр144 = 10log(3,84∙10⁶/144∙10³) = 14 дБ

G_обр384 = 10log(3,84∙10⁶/384∙10³)=10 дБ

Также, необходимо учесть выигрыш  за счет мягкого хендовера и запас на внутрисистемные помехи. Величину выигрыша приять равной G_хо=2 дБ. Величину относительной загрузки соты η для начального расчета принять равной 50%. Допустимым значением величины относительной загрузки соты считается 50%.  Выбор этой величины обусловлен следующими соображениями:

• Неустойчивость работы системы управления мощностью при нагрузках превышающих 75%, которая проявляется в попытках осуществления больших корректирующих воздействий регулировки мощности в качестве реакции на небольшие быстрые изменения нагрузки.
• Необходимостью резервирования 30% ресурсов емкости соты для процедур мягкого хэндовера.

Запас на внутрисистемные  помехи равен:

 

L_п = -10∙log10(1-0.5) =3 дБ

 

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,                (4)

 

1)P_прбс12,2 = -105,2 + 4,4 – 25+ 3 - 2 = -124,8 дБмВт

2) P_прбс64 = -105,2 + 2 – 18 + 3 – 2 = - 120,2дБмВт

3) P_прбс144 = -105,2 + 1,4 – 14 + 3 – 2  = -116,8 дБмВт

4) P_прбс384 = -105,2 + 1,7 – 10 + 3 – 2 = -112,5 дБмВт

 

Требуемая мощность принимаемого сигнала на входе приемника БС определяется выражением:

 

P_пр = P_прбс + L_фидер – G_бс + L_ff , дБмВт,                       (5)

 

где L_фидер – потери в фидере, дБ (из исходных данных);

G_бс  – коэффициент усиления антенны базовой станции, дБ. Для расчета G_бс взято из исходных данных;

L_ff  – запас на быстрые замирания, дБ, значение которого  получено из таблицы 2 на основании исходных данных для проектирования. Так как по исходным данным скорость небольшая (3км/ч), то L_ff  = 5дБ.

P_пр12,2  = -124,8 + 2 – 18 + 5 = -135,8 дБмВт 

P_пр64  = -120,2 + 2 – 18 + 5 = -131,2 дБмВт 

P_пр144 = -116,8 + 2 – 18 + 5 = -127,8 дБмВт

P_пр384 = -112,5 + 2 – 18 + 5 = -123,5 дБмВт

Таблица 2 - Типичные значения величины запаса на быстрые замирания              

Тип абонента, скорость перемещения	Типичная величина запаса на быстрые замирания Lff
Небольшая скорость (3 км/ч)	3-5 дБ
Средняя скорость (50 км/ч)	1-2 дБ
Высокая скорость (120 км/ч)	0.1 дБ

 

Эффективно излучаемая мощность мобильной станции определяется выражением:

P_измс = P_мс + G_мс - L_тело, дБмВт,                                 (6)

 

где P_мс – мощность передатчика мобильной станции. Для расчета Р_мс взять из исходных данных;

G_мс – коэффициент усиления антенны мобильной станции, принять равной 0 дБ;

L_тело – потери на затухание в теле абонента.

Для расчета L_тело принимают равным 3 дБ. для голосовых типов услуг, и могут не учитываться ( L_тело=0 дБ.) для услуг по передаче данных.

P_измс12,2 = 21 + 0 – 3 = 18 дБмВт 

P_измс64 = 21 + 0 – 0 = 21 дБмВт

P_измс144 = 21 + 0 – 0 = 21 дБмВт

P_измс384 = 21 + 0 – 0 = 21 дБмВт

 

Максимально допустимые потери на трассе равны:

 

              L_max = P_измс – P_пр , дБ,                                                 (7)

 

где P_измс – эффективно излучаемая мощность мобильной станции;

Pпр  – требуемая мощность принимаемого сигнала на входе приемника БС.

L_max12,2 = 18 + 135,8 =153,8 дБ

L_max64 = 21 + 131,2 = 152,2 дБ

L_max144 = 21 + 127,8 = 148,8 дБ

L_max384 = 21 + 123,5 = 144,5 дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчет нисходящей радиолинии

 

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),                (8)

 

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=108,2+8=-100,2 дБмВт,  (9)

 

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,                   (10)

 

где (E_b/N₀)_треб – минимально допустимое значение E_b/N₀ на входе приемника для заданном типе сервиса и скорости абонента;

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

G_хо – выигрыш за счет мягкого хендовера принято также 2 дБ.

Минимально допустимая мощность сигнала на входе приемника МС:

P_прмс12,2  = -100,2 + 7,9 – 25 + 3 – 2 = -116,3 дБмВт

P_прмс64  = -100,2 + 5 – 18 + 3 – 2 = - 112,2 дБмВт

P_прмс144  = -100,2 + 4,7 – 14 + 3 – 2  = -108,5 дБмВт

P_прмс384  = -100,2 + 4,8 – 10 + 3 – 2 = -104,4 дБмВт

Требуемая мощность принимаемого сигнала определяется выражением:

  

                    P_пр = P_прмс + L_тело – G_мс + L_ff  дБмВт,                                (11)