Міська мережа мобільного зв’язку CDMА міста Бориспіль

Зіркоподібна структура мережі системи ZXC10-BSS показана на рисунку 3.1.

Рисунок 3.1 - Зіркоподібна структура мережі

При зіркоподібній організації мережі n ліній ІКМ E1 безпосередньо з'єднують BSC з кожним стільниковим об'єктом. Устаткування BTS на кожному стільниковому об'єкті є крайовим термінальним обладнанням. Структура мережі проста і зручна для технічного обслуговування і виконання інженерних робіт. Така структура мережі зазвичай використовується в областях з високою щільністю населення.

Кільцева структура мережі системи ZXC10-BSS показана на рисунку 3.2.



Рисунок 3.2 - Кільцева структура мережі

У кільцевій структурі використовуються дві лінії в режимі "активний / резервний". Кожен вузол кільця має два вищестоящих вузла, що покращує надійність зв'язку. У разі пошкодження одного стільникового об'єкта або відмови лінії нижчестоящих лінія вибирає як активної іншу лінію.

Лінійна структура мережі системи ZXC10-BSS показана на рисунку 3.3.

Рисунок 3.3 - Лінійна структура мережі

Лінійна структура підходить для стільникового вузла з декількома BTS. У такій структурі сигнали обробляються кількома процедурами. Тому надійність зв'язку погана. Лінійна структура використовується для областей з формою зон і малою щільністю населення , щоб істотно заощадити обладнання передачі .

При фактичної організації мережі, коли стільникові об'єкти розподілені, для проміжних з'єднань між BSC і BTS повинні використовуватися різні пристрої передачі. Звичайні режими передачі: передача в діапазоні надвисоких частот, оптична передача, передача по кабелях HDSL і передача по коаксіальним кабелям .

Змішана структура мережі системи ZXC10- BSS показанийа на рисунку 3.4.

Рисунок 3.4 - Змішана структура мережі

3.2 Тип стільникового об'єкта

Мережа стільникового мобільного радіозв'язку ділиться на безліч сот відповідно ресурсами частот і плануванням сот. Стільники в стільникового системі сусідять один з одним з використанням певної структури сполук.

Кожна сота охоплюється кількома радіоканалами . Якщо використовується всенаправленная передавальна антена, стільниковий об'єкт повинен бути встановлений в центрі кожної стільники ; якщо застосовується спрямована секторная антена (сектор AT), стільниковий об'єкт повинен бути розташований в точці перетину трьох сот. В останньому випадку BTS може охоплювати три сусідні стільники і містити принаймні 3 TRX . Об'єкт BTS зі всенаправленной антеною охоплює тільки одну соту, об'єкт BTS з спрямованої антеною охоплює три стільники .

Об'єкти діляться на об'єкти типу O і об'єкти типу S. Під об'єктом типу O розуміється всенаправленная сота, тобто соту обслуговують всі TRX об'єкта. Під об'єктом типу S розуміється секторная сота. Зазвичай використовуються трисекторна об'єкти, тобто кожен об'єкт містить три сектори , і кожен сектор може підтримувати кілька TRX . Моделі об'єктів типу O і S показані на рисунке 2.10.

Рисунок 3.5 - Два типи об'єктів.

Базова конфігурація BTS системи BSS ZXC10-BSS.

В системі ZXC10-BSS базова станція, що складається з однієї шафи, може бути налаштована максимум з шістьма модулями приемопередатчиков для забезпечення 120 каналів обслуговування. Якщо в цьому випадку на об'єкті використовується одна BTS для обслуговування трьох секторів, кожен сектор може бути налаштований з двома TRX і 40 каналами.

Щоб додати абонентів в стільник, на одному об'єкті можна використовувати дві шафи для підтримки конфігурації "4 TRX / 3 сектора" і забезпечення 240 каналів обслуговування.

3.3 Конфігурація антен

Кожен об'єкт зконфігурований у вигляді всенаправленого стільника і декількох спрямованих сот. Залежно від режимів зон охоплення сигналами певного рівня антени BTS діляться на всенаправлені і спрямовані. Всенаправлена антена виконує функції всенаправленого охоплення, який дозволяє заощадити кошти при створенні стільникового об'єкта. Однак така антена має низький коефіцієнт посилення і погано захищає від перешкод. Спрямована антена володіє високим коефіцієнтом посилення і хорошими характеристиками захисту від перешкод . Для забезпечення охоплення зони обслуговування необхідно кілька антен.

На стільниковому об'єкті типу O використовуються дві всеспрямовані антени для задоволення вимог всеспрямованого об'єкта. На стільниковому об'єкті типу S застосовується антенний перемикач (розташований в комбайнера) і 6 антен , в число яких входять три приемопередающие антени і три антени разнесенного прийому. У цьому режимі базова станція стільникового об'єкта має конфігурацію «4 TRX / 3 сектора». Повинно використовуватися 6 антен.

мобільний мережа зв'язок станція

4. Мережеве планування

4.1 Оцінка мовного трафіку в мережі CDMA|сіті CDMA

Кожен об'єкт зконфігурований у вигляді всенаправленого стільника і декількох спрямованих сот. Залежно від режимів зон охоплення сигналами певного рівня антени BTS діляться на всенаправлені і спрямовані. Всенаправлена антена виконує функції всенаправленого охоплення, який дозволяє заощадити кошти при створенні стільникового об'єкта. Однак така антена має низький коефіцієнт посилення і погано захищає від перешкод. Спрямована антена володіє високим коефіцієнтом посилення і хорошими характеристиками захисту від перешкод. Для забезпечення охоплення зони обслуговування необхідно кілька антен.

На стільниковому об'єкті типу O використовуються дві всеспрямовані антени для задоволення вимог всеспрямованого об'єкта. На стільниковому об'єкті типу S застосовується антенний перемикач (розташований в комбайнера) і 6 антен , в число яких входять три приемопередающие антени і три антени разнесенного прийому. У цьому режимі базова станція стільникового об'єкта має конфігурацію «4 TRX / 3 сектора». Повинно використовуватися 6 антен.

абонентів. (4.1)

Розрахуємо число абонентів, що одночасно говорять

А = А ср . N аб (4.2)

де: А ср = 0,05 Ерл - навантаження одного абонента під час найбільшого навантаження; N аб = 18000 - кількість абонентів

А = 0,05 . 18000 = 900 Ерл

У нас вийшло навантаження 900 Ерл, вона еквівалентна 900 одночасно розмовляючих абонентів ( Nод = 900 чол.)

4.2 Оцінка трафіку даних в мережі CDMA

В результаті проведення робіт склад параметрів трафіку даних буде розширений. В той же час стільникові мережі покоління 3G, повинні взаємодіяти, з мережами зв'язку загального користування, і в цьому плані доцільно мати систему параметрів абонентського трафіку стільникових мереж, що узгоджується з вже сталою системою параметрів мереж загального користування, перш за все телефонних мереж (ТФОП). Такий підхід приводить до ідеї розробки структурних доповнень до вживаних в даний час параметрів абонентського трафіку, що отримуються на основі статистичних даних, які дозволили б погоджувати їх з аналогічними параметрами, вживаними в мережах зв'язку загального користування, з урахуванням результатів дії нових технологій і розширення сфери пропонованих послуг

Як приклад може бути розглянутий параметр, який є визначальний для розрахунку пропускної спроможності телекомунікаційних мереж, середнє навантаження в ЧНН на одного абонента мережі. Як показує вітчизняний і зарубіжний досвід, в процесі комерційної експлуатації стільникових мереж величина цього параметра змінюється, виявляючи стійку тенденцію до зниження.

На початковому етапі розвитку мереж (з урахуванням переважної передачі в мережах третього покоління мовної інформації) величина параметра складає y0*25мЕрл і, згідно із статистичними даними по абонентському трафіку мереж, що діють, у міру їх розвитку, зростання числа абонентів спостерігається її зниження з середньою інтенсивністю 1 - 1,5 мЭрл в рік до величини приблизно 14 -- 15 мЕрл.

Як показав аналіз, для стільникових мереж із застосуванням технології CDMA можливе узагальнення даного параметра для абонентського трафіку, що включає передачу мовній інформації і пакетну передачу даних з об'єднанням тайм-слотов в радіоканалі. При цьому перш за все визначаються і приводяться у відповідність первинні параметри трафіку.

Можливості конкретного використання даного принципу можуть бути розглянуті на прикладі визначення величини «добавки» до середнього навантаження в ЧНН на одного абонента мережі по мовному трафіку за рахунок передачі даних. Розрахунок проведений на підставі параметрів, для наступних початкових даних:

- середнє навантаження в ЧНН па одного абонента мережі|сіті| по мовному трафіку y0 [мЕрл.]

- середня швидкість передачі даних і радіоканалі R [кбіт/с] - 32;

- середній об'єм повідомлень при передачі даних Iср [кбіт] - 2500;

- середнє число викликів в ЧНН на одного абонента мережі для передачі мовних повідомлень Рср [вик./ч] - 0,7;

- середнє число викликів в ЧНН на одного абонента мережі для передачі даних С*ср [вик./ч] - 5,0;

- середня тривалість сеансу зв'язку для мовного трафіку tср [с] - 90;

у0=Cсрtср/3600=0,7·90/17,5 мЕрл; (4.3)

середнє навантаження в ЧНН на одного абонента мережі|сіті| по передачі даних у*0 [мЭрл]

y*0=C*срt*ср д/3600 = 5,0·78,1/3600=108 мЕрл (4.4)

де t*ср - середня тривалість передачі повідомлень

t*ср = Iср / R = 2500/ 32= 78,1 з; (4.5)

- сумарне значення середнього навантаження в ЧНН на одного абонента мережі|сіті| Y0 [мЕрл]

Y0=y0+y*0 (4.6)

Y0 = 17,5 + 108 = 125,5 мЕрл.

Таким чином, для прийнятих початкових даних «добавка» до величини середнього навантаження в ЧНН на одного сопоставима з мовним.

Середнє навантаження під час найбільшого навантаження на одного абонента мережі по передачі даних вийшло рівним: y*0 = 125,5 мЕрл.

Число абонентів трафіку даних дорівнює 18000, означає середнє навантаження в мережі по передачі даних буде рівна:

Y*0=y*0 NGPRS (4.7)

де NUMTS - кількість абонентів CDMA.

Y*0 = 125,5 *18000 = 22 590 Ерл.

Отримане|одержувати| навантаження по каналу даних додамо до одночасних абонентів, що говорять, і порахуємо|полічимо| сумарне навантаження каналу даних і мовного каналу:

А* = А + Y*о (4.8)

де А - число абонентів, що одночасно говорять, по мовному каналу.

А* = 900 + 22 590 = 23 490 Ерл.

4.3 Радіус соти по методиці початкового наближення.

У розділі 4.1 у нас вийшло навантаження 900 Ерл, вона еквівалентна 900 одночасно розмовляючих абонентів (Nод = 900 чол.). Площу займана складає 37 кв км. Знайдемо щільність одночасно розмовляючих абонентів:

nа = Nод / S (4.9)

де S - площа обслуговуваної території (км2).

nа = 900/37=24 чол/км2

Максимально можливий радіус соти при заданому навантаженні і обслуговуваній території визначається по формулі

км. (4.10)

де nа - щільність одночасно розмовляючих абонентів;

Nc - загальне число каналів зв'язку в соті

Хай|нехай| максимальна пропускна спроможність базової станції 14 Мбіт/с, а середня швидкість надається одному абонентові рівна 30 кбит/с, т.ч. даний підхід дозволить припустити|передбачати| нам, що кількість каналів складе 437,5

км. (4.11)

Тепер ми можемо прикинути загальну кількість базових станцій (без урахування енергетичних параметрів):

(4.12)

Покажемо розраховані базові станції на карті міста Бориспіль.

Рисунок 4.1- Карта міста Бориспіль з проектуємими базовими станціями.

4.4 Пряме з'єднання

Мережа CDMA не схожа на мережі інших технологій і функціонує як єдиний організм. На практиці три основних параметри мережі, а саме покриття, якість і ємність, в системі CDMA взаємопов'язані і впливають один на одного. Таким чином, оператори мають можливість забезпечення , оптимальним обслуговуванням заданій території , варіюючи параметри мережі. Все це , ймовірно , досить складно для неспеціалістів і вельми незвично для фахівців в області більш звичних технологій . Ну і закономірно викликало і викликає на перших порах з боку останніх насторожене ставлення.

Нижче проведено дослідження функціональної залежності параметрів мережі.

Бюджет лінії зв'язку призначений, для того, щоб зробити необхідні розрахунки відносини прийнятої бітової енергії до температурного шуму і щільності інтерференції , засновані на потужності передавача , коефіцієнтів підсилення передавальної і приймальної антен , значенні прийнятих шумів , ємності каналу , а також поширенні сигналу і интерферирующей середовища.

Розрахунок бюджету лінії зв'язку необхідний для аналізу трафік каналів прямого і зворотного з'єднань , пілот - каналу , каналу пошукового виклику і каналу синхронізації.

Для обчислення ефективного відносини сигнал / шум для пілот каналу , каналу синхронізації , каналу пошукового виклику , необхідно обчислити потужність прийнятого сигналу і прийнятої інтерференції по кожному каналу . Наведені нижче розрахунки дозволять провести аналіз каналів прямого з'єднання.

, (4.13)

або

, дБм (4.14)

де pt - ефективна потужність випромінювання (ЕМВ) трафік каналу (дБм);

Pt - ЕМІ всіх трафік каналів від передавальної антени базової станції (дБм);

Nt - число трафік каналів підтримуване однієї сотої;

Сf - коефіцієнт активності мови.

, дБм

Потужність припадають на одного абонента (мобільну станцію)

рu= pt - Gt - Lc, дБм (4.15)

де Рu - потужність в трафік каналі на одного абонента (дБм);

Gt - коефіцієнт посилення передавальної антени базової станції (dB);

Lc - втрати у фідері базової станції (дБ).

рu= 48.55 - 14 + 2.5 = 37.05 дБм.

Повна потужність базової станції

, (4.16)

де ps - потужність каналу синхронізації;

pp - потужність пілот каналу;

ppg - потужність каналу оповіщення

Підсилювач потужності базової станції

Ра=Рс - Gt - Lc, дБм (4.17)

де Ра - повна потужність всіх трафік каналів, пілот каналу, пошукового каналу, і каналу синхронізації на виході підсилювача;

Рс - повна випромінювана потужність базової станції (дБм);

Ра= 58.49 - 14 + 2.5 = 46.99 дБм

Повна потужність прийнята мобільною станцією

рm = Pc + Lp + Al + Gm + Lm, дБм (4.18)

де рm - повна потужність прийнята мобільною станцією (дБм);

Lp - середні втрати на трасі між базовою станцією та мобільного (дБ);

Al - допуск на тіньові втрати (дБ);

Gm - коефіцієнт посилення (на прийомі) антени мобільного станції (dB);

Lm - втрати в кабелі мобільної станції (дБ).

рm= 58.49 - 146 - 6.2 + 0 - 3 = -96.71 дБм

Прийнята потужність трафік каналу

рtr = pt + Lp + Al + Gm + Lm, дБм (4.19)

де рtr - прийнята мобільною станцією потужність трафік каналу від базової станції.

рtr = 48.55 - 146 - 6.2 + 0 - 3 = -106.65 дБм

Прийнята потужність пілот каналу

рpr = pp + Lp + Al + Gm + Lm, дБм (4.20)

де рpr - прийнята мобільною станцією потужність пілот каналу від базової станції.

рpr = 51.5 - 146 - 6.2 + 0 - 3 = -103.7 дБм

Прийнята потужність пускового каналу

рpgr = ppg + Lp + Al + Gm + Lm, дБм (4.21)

де рpgr - прийнята мобільною станцією потужність пускового каналу від базової станції.

рpgr=46.94 - 146 - 6.2 + 0 - 3 = -108.26 дБм

Прийнята потужність каналу синхронізації:

рsr = ps + Lp + Al + Gm + Lm, дБм (4.22)

де рsr - прийнята мобільною станцією потужність каналу синхронізації від базової станції.

рsr = 41.5 - 146 - 6.2 + 0 - 3 = -113.7 дБм.

Інтерференція від інших користувачів в трафік каналі:

Iut = 10log[100.1pm - 100.1ptr] - 10log Bw, дБм /Гц (4.23)

де Iut - щільність інтерференції створюваної іншими абонентами в трафік каналі (дБм /Гц);

Bw - ширина канала (Гц).

Iut =10log[10-9.671 - 10-10.665] - 10log(1.2288 · 106) = -158.07 дБм/Гц.

Інтерференція створювана іншими базовими станціями в трафік каналі

, (4.24)

де Ict - щільність інтерференції створюваної іншими базовими станціями в трафік каналі (дБм /Гц),

fr - коефіцієнт перевикористання частоти (fr = 0.65).

.

Щільність інтерференції для трафік каналу:

, (4.25)

де It - щільність інтерференції в каналі трафіку (dBm/Hz).

.

Інтерференція від інших абонентів (тієї ж базової станції) в пілот каналі

Iuр = рm- 10log Bw

де Iuр - щільність інтерференції від інших абонентів в пілот каналі (dBm/Hz).

Iuр = -96.71 - 10log(1.2288 · 106) = -112.19 - 60.89 = -157.61 дБм/Гц

Інтерференція створювана іншими базовими станціями в пілот каналі

де Icp - щільність інтерференції створюваної іншими базовими станціями в пілот каналі (дБм/Гц).

.

Щільність інтерференції для пілот каналу

, (4.28)

де Ip - щільність інтерференції для пілот каналу (dBm/Hz).

.

Інтерференція від інших абонентів (тієї ж базової станції) в пошуковому каналі

Iupg = 10log[100.1pm - 100.1ppgr] - 10log Bw, (4.29)

де Iupg щільність інтерференції від інших абонентів в пошуковому каналі (dBm/Hz).

Iupg = 10log[100.1·(-96.71)-100.1·(-108.26)]-10log (1.2288·106)=

=10log(-8.89·10-12) - 60.89= -157.92 дБм/Гц.

Інтерференція створювана іншими базовими станціями в пошуковому каналі

, (4.30)

де Icpg - щільність інтерференції створюваної іншими базовими станціями в пошуковому каналі (дБм/Гц).

.

Щільність інтерференції для пошукового каналу

, (4.31)

де Ipg - щільність інтерференції для пошукового каналу (дБм/Гц).

.

Інтерференція від інших абонентів (тієї ж базової станції) в каналі синхронізації

Ius = 10log[100.1pm - 100.1psr] - 10log Bw, (4.32)

де Ius щільність інтерференції від інших абонентів в каналі синхронізації (dBm/Hz).

Ius = 10log[100.1·(-96,71) - 100.1·(-113.7)] - 10log (1.2288 · 106)= - 96.8 - 60.89= -157.69 дБм/Гц.

Інтерференція створювана іншими базовими станціями в каналі синхронізації

, (4.33)

де Ics - щільність інтерференції створюваної іншими базовими станціями в каналі синхронізації (дБм/Гц).

.

Щільність інтерференції для каналу синхронізації

, (4.34)

де Is - щільність інтерференції для каналу синхронізації (дБм/Гц).

.

Температурний шум

N0 = 10log(290 · 1.38 · 10-23) + Nf + 30, (4.35)

Де N0 - щільність температурного шума (дБм/Гц);

Nf - значення шуму в приймачі мобільної станції (дБ).

N0 = 10log(290 · 1.38 · 10-23) + 8 + 30 = -165.98 дБм/Гц.

Відношення сигнал / шум + інтерференція в трафік-каналі

, (4.36)

де ptr - швидкість передачі даних в трафік каналі (біт / с).

Відношення сигнал / шум + інтерференція в пілот-каналі

, (4.37)

Відношення сигнал / шум + інтерференція в пошуковому каналі

, (4.38)

де ppgr - швидкість передачі даних в пошуковому каналі (біт /с).

Відношення сигнал / шум + інтерференція в каналі синхронізації

, (4.39)

де prs - швидкість передачі даних в каналі синхронізації (біт /с).

4.5 Зворотне з'єднання

Підсилювач потужності мобільної станції

Рma= Рme - Gm - Lm, (4.40)

де Рma - потужність на виході підсилювача (дБм);

Рme - повна випромінювана потужність антени мобільного станції (дБм);

Gm - коефіцієнт посилення передавальної антени мобільного станції (дБ); Lm - втрати в кабелі мобільної станції (дБ).

Рma = 20 - (-3) - 0 =23 дБм.

Потужність прийнята базовою станцією від одного абонента

Pcu = Pme + Lp + Al + Gt + Lt, дБм . (4.41)

де Pcu - потужність прийнята базовою станцією по каналу трафіку від мобільної станції (дБм);

Lp - середні втрати на трасі між базовою станцією та мобільного (дБ);

Al - допуск на тіньові втрати (дБ);

Gt - коефіцієнт посилення (на прийомі) антени базової станції (дБ);

Lt - втрати в кабелі базової станції (дБ).

Pcu = 20 - 146 - 6.2 + 14 -2.5 = -120.7, дБм.

Щільність інтерференції створюваної іншими абонентами в даній базової станції

Iutr = Pcu+ 10log(Nt - 1) + 10logCa - 10log Bw, (4.42)

де Iutr - Щільність інтерференції створюваної іншими мобільними станціями (дБм/Гц);

Ca - коефіцієнт активності мови в каналі (Ca=0.4 - 0.6);

Nt - число трафік каналів наявних в однієї базової станції.

Iutr = -120.7 + 10log(20 - 1) + 10log0.6 + 10log(1.2288·106) =

= -171.03 дБм/Гц.

Щільність інтерференції створюваної іншими абонентами інших базових станцій

, (4.43)

де Ictr - щільність інтерференції від мобільних станцій інших базових станцій (дБм/Гц);

fr - коефіцієнт повторного використання частот (fr = 0.65).

Щільність інтерференції створюваної іншими абонентами інших базових станцій і даної базової станції

, (4.44)

де Itr - щільність інтерференції створюваної іншими абонентами інших базових станцій і даної базової станції (дБм/Гц).

.

Щільність температурного шуму

N0 = 10log(290 · 1.38 · 10-23) + Nf + 30, (4.45)

де N0 - щільність температурного шуму (дБм/Гц);

Nf - значення шуму в приймачі мобільної станції (дБ).

N0 = 10log(290 · 1.38 · 10-23) + 5 + 30 = -168.98 дБм/Гц.

Відношення сигнал / шум + інтерференція в трафік каналі

, (4.46)

де brr - швидкість передачі даних в трафік каналі зворотного з'єднання (біт /с).

.

4.6 Аналіз ємності базової станції

CDMA володіє деякими атрибутами сприяють до збільшення ємності станції:

1) Облік активності мови . Звичайна середня активність промови абонента становить 35 % від повного часу його розмови. Решту часу займають паузи , в перебігу яких абонент слухає співрозмовника. У CDMA всі абоненти займають один радіоканал . Тому коли хтось із них не розмовляє, то створюється менше перешкод. Таким чином, скорочення активності мови зменшує взаємні перешкоди , що дозволяє збільшити ємність каналу до трьох разів. CDMA - єдина технологія, що використовує переваги цього явища.

2) Збільшення канальної ємності за рахунок використання секторних антен (секторізація) . У FDMA і TDMA кожна сота ділиться на сектори для того, щоб вплив інтерференційних перешкод. В результаті транкінговий ефективність розділених каналів в кожній соте погіршується. У CDMA секторізація застосовується для збільшення ємності шляхом організації трьох радіоканалів в трьох секторах, і, таким чином, ємність збільшується в три рази в порівнянні з теоретичної ємністю при використанні одного радіоканалу в соте. Тому є можливість підключити додаткового абонента, при цьому якість відтворення мови погіршується незначно в порівнянні із звичайним режимом. Наприклад якщо в соте 40 каналів і додається ще один, то різниця у ставленні несуча / інтерференція Eb/N0 складає всього 10log ( 40 +1 ) / 40 = 0.24 дБ.

3) Великою перевагою CDMA перед іншими системами є те, що CDMA може багаторазово використовувати повний спектр всіх сот.

У разі коли кількість абонентів дорівнює N, базова станція приймає сигнал складається з необхідного нам сигналу з потужністю С і N- 1 интерферирующих сигналів також з потужністю С. Звідси ставлення несуча до інтерференції може бути виражене як

, (4.47)

де С - рівень потужності необхідного сигналу;

I - Рівень потужності інтерференції.

З (4.35) можна визначити:

. (4.48)

На відміну від систем FDMA і TDMA, в системі CDMA нас більше цікавить ставлення Eb/N0 ніж ставлення C / I.

Припустимо що

R - швидкість передачі даних (у нашому випадку 9600 bps)

W - ширина каналу (1.25 MHz)

Відношення між C / I і Eb/N0 може бути виражене як

, (4.49)

Перемножаемо (4.47) і (4.48), отримуємо

, (4.50)

Вираз (4.49) визначає максимальне число абонентів у системі CDMA залежно від мінімальної величини Eb/N0 необхідної для нормальної роботи системи, яка для передачі цифрового голосу увазі BER (Коефіцієнт бітової помилки) рівні 10-3 або менше.

, (4.51)

З урахуванням повторного використання частоти:

, (4.52)

З урахуванням секторизації:

, (4.53)

Формула (4.53) є кінцевою формулою для розрахунку ємності однієї соти,

де F = 0.65 - ефективність багаторазового використання частоти;

VAF = 0.35 - середня активність промови абонента;

G - коефіцієнт секторизації, для 120о секторизації G=2.55

.

4.7 Дослідження радіуса стільники

Радіус стільники можна отримати, знайшовши відстань на якому втрати при поширенні призводять до рівня сигналу рівному необхідному, як функції завантаження стільника.

Розрахунок бюджету радіолінії для конкретного стільника веде до знаходження величини максимальних прийнятних втрат при розподілі Lmax . Так як втрати при поширенні пропорційні довжині радіолінії , значення Lmax висловлює максимальну дистанцію радіолінії або іншими словами ефективний радіус стільники або сектора в певному напрямку.

Загальний вираз для втрат при поширенні в дБ як функції відстані наступне:

, (4.54)

де відстань в кілометрах

значення втрат для 1

закон розподілу енергії

На краях стільники, і втрати рівні . Таким чином, повне вираження для радіуса стільники в кілометрах має вигляд:

(4.55)

Вирішуючи загальне вираз щодо отримуємо

або

.

Таким чином, для знаходження відносини між радіусом стільники і кількістю трафіку в соте, необхідно знайти вирази для максимальних втрат при розподілі і підставити в (4.43)

Емпірична формула для втрат була визначена МСЕС(ITU-R)

де і висоти антен базової і мобільної станції в метрах

центральна частота в МГц

(% площі покритої будівлями) корекційний фактор

Формула перетворена з моделі умов поширення Хата для малих і середніх міст.

Таким чином



Скористаємося типовими значеннями зворотного каналу, частотою =450 МГц і висотами антен базової станції =30м і мобільного терміналу =1,5м, а так само відсотком забудови рівним 10%.

Підставивши дані у (4.59) отримаємо

Таким чином, порівнюючи вирази (4.59) і (4.55) знаходимо значення для і ,

120.56 дБ и 35.22/10=3.522 (4.61)

Тепер необхідно знайти вираз для максимальних втрат при розподілі щодо завантаження стільники. Для цього необхідно визначити залежність рівня сигналу від завантаження стільники.

Позначимо середній рівень сигналу, необхідний при прийомі і мінімальний необхідний при прийомі рівень сигналу у відсутності інтерференції .

Відповідно до ідеально відрегульованою за потужністю моделлю необхідну середнє значення сигналу

(4.62)

де відношення кількості користувачів в соте (секторі) до максимальної кількості користувачів.

З урахуванням запасу по потужності в дБм

де

припустивши, що база сигналу PG=128=21.1дБ і шуми приймача базової станції 5 дБ, випливає що .

Ідеальне максимальну кількість користувачів з урахуванням запасу по потужності:

звідси випливає, що максимально прийнятні втрати при розподілі, це втрати, при яких при максимальній потужності передавача мобільного терміналу і різних посиленням і втрати не при розподілі в зворотному каналі, призводять до того, що на базовій станції приймається необхідний рівень сигналу. Вираз, що описує даний стан наступне:

де

(4.67)

визначає потужність мобільного терміналу, яка була б прийнята приймачем базової станції у відсутності втрат. Таким чином:

(4.68)

Типові значення параметрів зворотного каналу, перерахованих в (4.67) представлені в таблиці 4.1. Підставляючи значення цих параметрів в (4.68), отримуємо:

Таблица 4.1 - Параметри зворотного каналу CDMA

Параметр	Позначення	Значення
Потужність мобільного терміналу		23 дБм
Втрати в кабелі мобільного терміналу		0 дБ
Коефіцієнт підсилення антени мобільного терміналу		2,1dBi
Втрати при орієнтації антени мобільного терміналу		3 дБ
Допуск на проникнення в будівлі		10 дБ
Коефіцієнт посилення антени базової станції		14.1dBi
Втрата в кабелі базової станції		2 дБ

Вираз для максимального послаблення при поширенні як функції параметра завантаження мережі Х має вигляд:



Якщо додати в (4.70) деталізовані втрати з (4.68) з урахуванням запасу по потужності використовуваного в (4.63), тоді (4.70) можна виразити як

Тепер підставимо (4.71) як в (4.55) для того, що б отримати бажане вираз радіуса стільники як функції завантаження мережі:

Це вираз показує максимальний радіус стільники доступний мобільному передавача з потужністю розглянутої в розрахунках . Знайдемо числове вираження для радіуса стільники, грунтуючись на вираженні (4.72), використовуючи модель МСЕС (ITU-R), чисельні значення параметрів зворотного каналу наведеного в Таблиці 4.1, а так само припускаючи, що висоти антен базової станції і мобільної станції і 10% покриттям території будівлями. Використовуючи дані таблиці 4.1, яка приймається потужність без втрат при поширенні дорівнює: , (див. (4.69)). з (4.52), необхідна потужність прийнятого сигналу з урахуванням інтерференції і без запасу по потужності дорівнює

.

І з (4.64) значення і дорівнюють,

120.56 дБ і 35.22/10=3.522.

Підставляючи все це в (4.70) ми отримуємо вираз з параметрами :

(4.73)

Для того, що б показати залежність радіуса стільники від М (кількості активних користувачів) при прийнятих значеннях і запасу по потужності використовуємо (4.73) для запису

Значення вибираються виходячи з заздалегідь обраної надійності каналу. Типові значення наведені в таблиці 4.2

Таблиця 4.2 - Запас по потужності для різної надійності

0,70	0,20 dB
0,80	0,93 dB
0,90	0,92 dB

Використовуючи вираз ідеальної ємності системи (4.65), для вираження радіуса стільники побудуємо графік (Рисунок 4.2) для різних значень і .

Рисунок 4.2 - Графік залежності радіуса стільники від завантаження стільники

З графіка видно, що необхідні значення і , підбираються з розрахунку надійності системи для зворотного каналу сильно впливають на розмір стільники . При високих значеннях надійності і відповідно відносини сигнал шум і запасу по потужності , радіус стільники починає стрімко падати при певних значеннях ємності системи (кількості активних користувачів) . Так само з графіка можна визначити рівень зниження радіуса стільники при певному значенні активних користувачів.

Дослідження моделі бездротової мережі дозволяє спроектувати мережу виходячи з типових вхідних параметрів , таких як : частота , потужності передавачів , надійність системи , відсоток забудови і т.д. і спрогнозувати основні її показники , такі як ємність і зона покриття.

Висновок

Таким чином, ми переконалися , що рішення CDMA 2000 в діапазоні 450 МГц вимагає меншого числа базових станцій, так як кожна з них забезпечує більше покриття, ніж станції більш високого частотного діапазону (наприклад, 800 МГц). Тому рішення CDMA 450 МГц ідеально підходить для покриття мобільним зв'язком територій з невисокою щільністю населення, і тим самим є економічно ефективним пропозицією для операторів і хорошою альтернативою фіксованої мережі. Рішення CDMA 2000 в діапазоні 450 МГц може бути основою для забезпечення універсальних послуг телекомунікацій відповідно з мінімальним переліком послуг зв'язку. Концепція універсальних послуг телекомунікацій передбачає надання будь-якому користувачеві послуг зв'язку в будь-якому населеному пункті, в заданий термін, з встановленими якістю і рівнем цін.

Крім того, на основі рішення CDMA 2000 в діапазоні 450 МГц можуть бути побудовані мережі спец. зв'язку в інтересах державних органів ( зв'язок пожежної охорони, медичної допомоги тощо).

Крім цього, можливості стандарту CDMA2000 з високошвидкісної передачі даних представляють для операторів у діапазоні 450 МГц реальний інтерес і є альтернативою широкосмугового DSL доступу.

В бакалаврській роботі спроектовано мережу CDMA для міста Бориспіль. Обрано обладнання китайської корпорації ZTE, мобільна стільникова система ZXC10-BSS. Розраховано кількість базових станцій для міста Бориспіль.

Перелік посилань

1. CDMA Systems Engineering Handbook /Jhong S. Lee, Leonard E. Miller. J. S. Lee Associates, Inc. 1998 (eBook).

2. CDMA RF System Engineering / Samuel C. Yang. Artech House, inc. 1998 (eBook).

3. CDMA Mobile Radio Design /John B. Groe, Lawrence E. Larson. Artech House, inc. 2000 (eBook).

4. CDMA Cellular Mobile Communications and Network Security / Man Young Rhee. BEIJING, Publishing House of Electronics Industry, 2002.

5. Technical Introduction to CDMA / Scott Baxter. Web Publishing, 2003 (Presentation).

6. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи.- М.: Эко-Трендз, 1998.

7. А. Ф. Гоцуляк и др., Системы передачи речи и обмена данными 3G-1X. - Электронное издание - ВКСС-эксперт, 2003.

8. Технические спецификации ZXC10-MSC/VLR (Предложение по проекту построения сети CDMA2000 1X (450 МГц)) / Корпорация ZTE - Электронное издание - ZTE, 2004.

9. Технические спецификации ZXC10-BSS (Предложение по проекту построения сети CDMA2000 1X (450 МГц)) / Корпорация ZTE - Электронное издание - ZTE, 2004.

10. ZXC10-HLR/AUC. Техническое описание / Корпорация ZTE - Электронное издание - ZTE, 2003.

11. Демина Е. В., Иодко Е. К., Майофис Л. И., Резникова Н. П. / Организация, планирование и управление предприятиями связи. -- М.: Радио и связь, 1990.

12. Экономика связи / Под ред. О.С. Срапионова, - М.: Радио и связь, 1992.

13. Е. А. Голубицкая, Г. М. Жигульская / Экономика связи. - М.: Радио и связь, 2000.

14. 14. Охрана труда на предприятиях связи: Учебник для вузов / Под.ред. Н.И. Баклашова.-М.:1982.

15. ГОСТ 12.1.003-83. Шум. Общие требования безопасности.-М.: Изд-во стандартов,1982.

16. СниП 2.01.02-85 Противопожарные нормы. - М.:Изд-во стандартов,1982.

17. Кошулько Л.П., Суляева Н.Г., Генбач А.А. Производственное освещение. Методические указания в выполнению раздела «Охрана труда» в дипломном проекте -Алматы: РУМК,1989.-40с.

18. Н. И. Баклашов, Н. Ж. Китаева, Б. Д. Терехов. Охрана труда на предприятиях связи и охрана окружающей среды. - М.: Радио и связь, 1989. С. В. Белов.

19. Размещено на Allbest.ru