Реферат: Построение мобильной телекоммуникационной сети стандарта CDMA

--PAGE_BREAK--

Введение

В данной курсовой работе производится планирование сетей сотовой связи и расчету основных параметров сетей связи стандарта CDMA. Производится исследование функциональной зависимости параметров сети. Бюджет линии связи предназначен, для того, чтобы произвести необходимые расчеты отношения принятой битовой энергии к тепловому шуму и плотности интерференции. Расчеты основаны на известных значениях мощности передатчика, коэффициентов усиления передающей приемной антенн, значении принятых шумов, емкости канала, а также распространении сигнала и интерферирующей среды. Расчет бюджета линии связи необходим для анализа трафик-каналов прямого и обратного соединений, пилот-канала, канала поискового вызова и канала синхронизации.

1.     Расчет основных параметров сети связи1.1 Прямое соединение


При вычислении эффективного соотношения сигнал/шум для пилот-канала, канала синхронизации и канала поискового вызова, необходимо вычислить мощность принятого сигнала и принятой интерференции по каждому каналу. Нижеприведенные расчеты позволять произвести анализ канала прямого соединения.

Эффективная мощность излучения трафик канала:
<img width=«193» height=«25» src=«ref-1_1707953324-352.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">, (1)
где pt
– эффективная мощность излучения (ЭМИ) трафик канала (дБм);

Pt
– ЭМИ всех трафик каналов от передающей антенны БС (дБм);

Nt– число трафик каналов поддерживаемое одной сотой;

С
f
– коэффициент активности речи
<img width=«431» height=«24» src=«ref-1_1707953676-850.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">.
Мощность, приходящаяся на одного абонента (мобильную станцию):
<img width=«119» height=«24» src=«ref-1_1707954526-220.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">, (2)
где pu
– мощность в трафик канале на одного абонента (дБм);

Gt– коэффициент усиления передающей антенны БС (дБ);

Lc– потери в фидере БС (дБ).
<img width=«231» height=«24» src=«ref-1_1707954746-500.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">.


Полная мощность базовой станции (БС):
<img width=«304» height=«25» src=«ref-1_1707955246-498.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">, (3)
где ps– мощность канала синхронизации (дБм);

pp– мощность пилот — канала (дБм);

ppg– мощность канала оповещения (дБм).
<img width=«397» height=«25» src=«ref-1_1707955744-725.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">
Усилитель мощности БС:
<img width=«116» height=«24» src=«ref-1_1707956469-214.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">, (4)
где Ра – полная мощность всех трафик-каналов, пилот-канала, поискового канала, и канала синхронизации на выходе усилителя (дБм);

Рс– полная излучаемая мощность БС (дБм).
<img width=«229» height=«24» src=«ref-1_1707956683-493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">.
Полная мощность принятая мобильной станцией:
<img width=«188» height=«25» src=«ref-1_1707957176-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">, (5)
где рт– полная мощность принятая мобильной станцией (дБм);

<img width=«20» height=«25» src=«ref-1_1707957470-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050"> – средние потери на трассе между БС и мобильной (дБ);

Al
– допуск на теневые потери (дБ);

Gm– коэффициент усиления (на приеме) антенны мобильной станции.


<img width=«315» height=«24» src=«ref-1_1707957573-484.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">
Принятая мощность трафик-канала:
<img width=«188» height=«25» src=«ref-1_1707958057-295.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">, (6)
где рtr– принятая мобильной станцией мощность трафик-канала от БС (дБм).
<img width=«315» height=«24» src=«ref-1_1707958352-601.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">.
Принятая мощность пилот-канала:
<img width=«195» height=«25» src=«ref-1_1707958953-301.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">, (7)
где рpr
– принятая мобильной станцией мощность пилот-канала от БС (дБм).
<img width=«301» height=«25» src=«ref-1_1707959254-592.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">.
Принятая мощность поискового канала:
<img width=«205» height=«25» src=«ref-1_1707959846-322.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">, (8)
где рpgr– принятая мобильной станцией мощность поискового канала от БС (дБм).
<img width=«303» height=«25» src=«ref-1_1707960168-591.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">.


Принятая мощность канала синхронизации:
<img width=«191» height=«25» src=«ref-1_1707960759-296.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">, (9)
где рsr– принятая мобильной станцией мощность канала синхронизации от БС (дБм).
<img width=«300» height=«24» src=«ref-1_1707961055-573.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">.
Интерференция от других пользователей в трафик-канале:
<img width=«272» height=«25» src=«ref-1_1707961628-613.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">, (10)
где Iut– плотность интерференции создаваемой другими абонентами в трафик-канале (дБм/Гц);
<img width=«457» height=«25» src=«ref-1_1707962241-940.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">.
Интерференция, создаваемая другими базовыми станциями в трафик-канале:
<img width=«159» height=«51» src=«ref-1_1707963181-428.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">, (11)
где Ict
– плотность интерференции создаваемой другими БС в трафик канале (дБм/Гц);

fr
– коэффициент переиспользования частоты (fr=0.65).


<img width=«311» height=«48» src=«ref-1_1707963609-791.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">
Плотность интерференции для трафик-канала:
<img width=«184» height=«27» src=«ref-1_1707964400-390.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">, (12)
где Iut– плотность интерференции канале трафика (дБм/Гц).
<img width=«317» height=«27» src=«ref-1_1707964790-719.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">.
Интерференция от других абонентов (той же БС) в пилот-канале:
<img width=«276» height=«29» src=«ref-1_1707965509-560.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">, (13)
где Iu
р – плотность интерференции других абонентов в пилот-канале (дБм/Гц).
<img width=«468» height=«28» src=«ref-1_1707966069-932.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067">.
Интерференция, создаваемая другими базовыми станциями в пилот-канале:
<img width=«128» height=«41» src=«ref-1_1707967001-447.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">, (14)
где Ict
– плотность интерференции создаваемой другими БС в пилот-канале (дБм/Гц);

<img width=«64» height=«23» src=«ref-1_1707967448-163.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069"> – коэффициент переиспользования частоты;


<img width=«309» height=«48» src=«ref-1_1707967611-800.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">.
Плотность интерференции для пилот-канала:
<img width=«191» height=«28» src=«ref-1_1707968411-399.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">, (15)
где I
р – плотность интерференции для пилот-канала (дБм/Гц).
<img width=«341» height=«28» src=«ref-1_1707968810-741.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">.
Интерференция от других абонентов (той же БС) в поисковом-канале:
<img width=«302» height=«32» src=«ref-1_1707969551-959.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">, (16)
где Iupg– плотность интерференции от других абонентов в поисковом канале (дБм/Гц).
<img width=«483» height=«28» src=«ref-1_1707970510-957.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">.
Интерференция, создаваемая другими базовыми станциями в поисковом-канале:
<img width=«177» height=«51» src=«ref-1_1707971467-462.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">, (17)
где Icpg– плотность интерференции создаваемой другими БС в поисковом-канале (дБм/Гц);


<img width=«305» height=«48» src=«ref-1_1707971929-795.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">.
Плотность интерференции для поискового-канала:
<img width=«196» height=«28» src=«ref-1_1707972724-413.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">, (18)
где Iрg– плотность интерференции для пиоскового-канала (дБм/Гц).
<img width=«346» height=«28» src=«ref-1_1707973137-751.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">.
Интерференция от других абонентов (той же БС) в канале синхронизации:
<img width=«290» height=«28» src=«ref-1_1707973888-864.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">, (19)
где Ius– плотность интерференции от других абонентов в канале синхронизации (дБм/Гц).
<img width=«489» height=«27» src=«ref-1_1707974752-962.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">.
Интерференция, создаваемая другими базовыми станциями в канале синхронизации:
<img width=«126» height=«40» src=«ref-1_1707975714-418.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">, (20)
где Ics– плотность интерференции создаваемой другими базовыми станциями в канале синхронизации (дБм/Гц);


<img width=«316» height=«48» src=«ref-1_1707976132-799.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">.
Плотность интерференции для канала синхронизации:
<img width=«188» height=«27» src=«ref-1_1707976931-395.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">, (21)
где IS– плотность интерференции для канала синхронизации (дБм/Гц).
<img width=«346» height=«27» src=«ref-1_1707977326-760.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084">.
Тепловой шум:
<img width=«249» height=«27» src=«ref-1_1707978086-455.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085">, (22)
где N
– плотность теплового шума (дБм/Гц);

Nf
– значение шума в приемнике мобильной станции (дБ).
<img width=«376» height=«25» src=«ref-1_1707978541-716.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">.
Отношение сигнал/шум + интерференция в трафик-канале:
<img width=«305» height=«45» src=«ref-1_1707979257-684.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">, (23)
где btr
–скорость передачи данных в трафик-канале (бит/с).
<img width=«477» height=«45» src=«ref-1_1707979941-990.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088">.


Отношение сигнал/шум + интерференция в пилот-канале:
<img width=«327» height=«47» src=«ref-1_1707980931-728.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089">, (24)

<img width=«471» height=«45» src=«ref-1_1707981659-1001.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">

.

Отношение сигнал/шум + интерференция в поисковом-канале:
<img width=«333» height=«47» src=«ref-1_1707982660-744.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">, (25)
где bpgr
–скорость передачи данных в поисковом канале (бит/с).
<img width=«489» height=«45» src=«ref-1_1707983404-1065.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">.
Отношение сигнал/шум + интерференция в канале синхронизации:
<img width=«315» height=«47» src=«ref-1_1707984469-699.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">, (26)
где brs
–скорость передачи данных в канале синхронизации (бит/с).
<img width=«493» height=«45» src=«ref-1_1707985168-1065.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">.
    продолжение
--PAGE_BREAK--1.2 Обратное соединение


Мощность усилителя мобильной станции:


<img width=«129» height=«24» src=«ref-1_1707986233-234.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">, (27)
где pu
– мощность на выходе усилителя(дБм);

Р
me– полная излучаемая мощность антенны мобильной станции (дБм);

Gm– коэффициент усиления передающей антенны мобильной станции (дБ);

Lm
– потери в кабеле мобильной станции (дБ).
<img width=«229» height=«24» src=«ref-1_1707986467-502.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">.
Мощность принятая базовой станцией от одного абонента:
<img width=«181» height=«25» src=«ref-1_1707986969-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097">, (28)
где Рcu
– полная мощность принятая БС по каналу трафика от мобильной станции (дБм);

Lp– средние потери на трассе между БС и мобильной (дБ);

Al
– допуск на теневые потери (дБ);

Gt
– коэффициент усиления (на приеме) антенны БС (дБ).

Lt– потери вкабеле БС (дБ).
<img width=«268» height=«24» src=«ref-1_1707987263-544.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">.
Плотность интерференции создаваемой другими абонентами в данной БС:
<img width=«319» height=«24» src=«ref-1_1707987807-498.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099">, (29)


где Iutr– плотность интерференции создаваемой другими мобильными станциями (дБм/Гц)

Са– коэффициент активности речи в канале (Са=0,4-0,6);

Nt– число трафик-каналов имеющихся в одной БС.
<img width=«533» height=«25» src=«ref-1_1707988305-969.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">.
Плотность интерференции создаваемой другими абонентами других базовых станций:
<img width=«168» height=«51» src=«ref-1_1707989274-437.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101">, (30)
где Ictr– плотность интерференции от мобильных станций других базовых станций (дБм/Гц);

<img width=«64» height=«23» src=«ref-1_1707967448-163.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102"> – коэффициент переиспользования частоты.
<img width=«331» height=«48» src=«ref-1_1707989874-811.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103">.
Плотность интерференции создаваемой другими абонентами других базовых станций и данной БС:
<img width=«195» height=«27» src=«ref-1_1707990685-403.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104">, (31)
где Itr– плотность интерференции создаваемой другими абонентами других БС и данной БС (дБм/Гц).
<img width=«386» height=«27» src=«ref-1_1707991088-809.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105">.


Плотность теплового шума:
<img width=«249» height=«27» src=«ref-1_1707978086-455.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106">, (32)
где N
– плотность теплового шума (дБм/Гц);

Nf
– значение шума в приемнике мобильной станции (дБ).

канал сота абонент пользователь

<img width=«499» height=«25» src=«ref-1_1707992352-764.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107">.
Отношение сигнал/шум + интерференция в трафик-канале:
<img width=«317» height=«46» src=«ref-1_1707993116-701.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108">, (33)
где brr
–скорость передачи данных в трафик-канале обратного соединения (бит/с).
<img width=«475» height=«45» src=«ref-1_1707993817-992.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109">.
1.3 Анализ емкости базовой станции


CDMAобладает некоторыми атрибутами способствующими к увеличению емкости станции, а именно:

— учет активности речи. Обычная средняя активность речи абонента составляет 35% от полного времени его разговора. Остальное время занимают паузы, в течении которых абонент слушает собеседника. В CDMAвсе абоненты занимают один радиоканал. Поэтому когда кто-то из них не разговаривает, то создается меньше помех. Таким образом, сокращение активности речи уменьшает взаимные помехи, что позволяет увеличить емкость канала до трех раз. CDMA– единственная технология, использующая преимущества этого явления.

— увеличение канальной емкости за счет использования секторных антенн (секторизация). В FDMAи TDMAкаждая сота делится на секторы для того, чтобы уменьшить влияние интерференционных помех. В результате транкинговая эффективность разделенных каналов в каждой соте ухудшается. В CDMAсекторизация применяется для для увеличения емкости путем организации трех радиоканалов в трех секторах, и таким образом, емкость увеличивается в три раза по сравнению с теоретической емкостью при использовании одного радиоканала в соте. Поэтому имеется возможность подключить дополнительного абонента, при этом качество воспроизведения речи ухудшается незначительно по сравнению с обычным режимом. Например, если в соте 40 каналов и добавляется еще один, то разница в отношении несущая/интерференция Eb
/
N
составляет всего 10log
(40+1)/40=0.24 дБ;

— большим преимуществом CDMAперед остальными системами является то, что CDMAможет многократно использовать полный спектр всех сот.

В случае когда количество абонентов равно N, БС принимает сигнал состоящий из необхомимого нам сигнала с мощностью С и N
-1интерферирующих сигналов также с мощностью С. Отсюда отношение несущая к интерференции может быть выражено как:
<img width=«160» height=«44» src=«ref-1_1707994809-367.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110">, (34)
где С –уровень мощности требуемого сигнала;

I– уровень мощности интерференции


<img width=«85» height=«41» src=«ref-1_1707995176-229.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111">. (35)
В отличие от систем FDMAи ТDMA, в системе CDMAнас больше интересует отношение Eb/Nчем отношение C/I.

Допустим, что:

R– cкорость передачи данных (в нашем случае 9600 bps);

W– ширина канала (1,25 МГц),

Тогда отношение между Eb/N0 может быть выражено как:
<img width=«127» height=«47» src=«ref-1_1707995405-371.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112">. (36)
Перемножая (36) и (37), получаем
<img width=«155» height=«45» src=«ref-1_1707995776-408.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113">. (37)
Выражение (37) определяет максимальное число абонентов в системе CDMAв зависимости от минимальной величины Eb
/
N
, необходимой для нормальной работы системы, которая для передачи цифрового голоса подразумевает BER(коэффициент битовой ошибки) равный 10-3 или меньше.

С учетом повторного использования частоты:
<img width=«199» height=«45» src=«ref-1_1707996184-498.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114"> (38)
С учетом секторизации:


<img width=«231» height=«45» src=«ref-1_1707996682-556.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115"> (39)
Формула (39) является конечной формулой для расчета емкости одной соты,

где F
=0.65 – эффективность многократного использования частоты;

VAF
=0.35 – средняя активность речи абонента;

G
=1– коэффициент секторизации, для 120о секторизации.

<img width=«331» height=«51» src=«ref-1_1707997238-822.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">.


    продолжение
--PAGE_BREAK--