Некоммерческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра Телекоммуникационных Систем

Курсовая работа

По дисциплине: «ПТМС 3G и 4G»

На тему: «Расчет параметров сетей GSM, LTE»

Специальность: 050719 Радиотехника, электроника и телекоммуникация

Выполнил: Ким Н.А. Группа: МТС-11-05 № зач. кн.113243

Принял: ассистент Зайцев Е.О.

« 20» ноября 2014 г.

Алматы, 2014

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

Теоретическая часть………………………………………………………………4

Решение задач………………………………………………………………….5-30

Заключение……………………………………………………………………….32

Список использованной литературы…………………………………………...33

Введение

Планирование радиосетей UMTS и LTE имеет некоторые отличия от аналогичного процесса для других технологий. Отличия обусловлены типом многостанционного доступа на базе OFDM, наличием двух типов дуплекса – частотного (FDD) и временного (TDD), а при планировании сетей с временным дуплексом приходится искать компромисс между радиопокрытием и емкостью сети.

Существуют два основных варианта планирования сетей: с целью формирования максимальной площади покрытия или с целью обеспечения требуемой емкости. Эти задачи порой противоречат друг другу. Например, в городских условиях при высокой плотности абонентов зоны обслуживания базовых станций (БС) по площади гораздо меньше максимально возможной, но оптимизированы по пропускной способности. В сельской местности зачастую ситуация – противоположная, плотность абонентов – невысокая, и базовые станции устанавливаются на максимальном удалении друг от друга так, чтобы закрыть каждой БС максимальную территорию. Но и в том и другом случае оценивают как радиопокрытие, так и емкость сети для того, чтобы выявить в проекте сети факторы, ограничивающие ее характеристики.

Предварительное планирование представляет собой первую приблизительную оценку требуемого числа сетевых элементов(конфигурация, количество базовых станций) и их соответствующую емкость. Данный этап включает в себя как планирование сети радиодоступа так и базовой сети. В данном сборнике задач рассматриваются различные методы планирования радиосети и расчеты параметров сетей

1 Расчет параметров сетей gsm, lte, wcdma

1.1 Расчет бюджета потерь и зоны покрытия сетей gsm и lte

Тип передаваемых данных – VoIP, скорость передачи: 39,7 кбит/с.

Δf системы: 10 МГц.

Высоты подъёма антенны абонентских станций 1.5 м, а базовых станций 30 и 50 м в городской и пригородной зоне соответственно.

Производится оценка зоны покрытия сети по моделям распространения Okumura–Hata и COST 231 – Hata.

Для GSM 1800 и LTE 1800 (город)

; (1.1)

. (1.2)

Для GSM 1800 и LTE 1800 (пригород):

_,

.

Для GSM 900 и LTE 900 (город):

; (1.3)

. (1.4)

Для GSM 900 и LTE 900 (пригород):

(1.5)

. (1.6)

Допустимые потери составляют 149,2 дБ (GSM) и 155,1 (LTE).

Задача 1.1

Для сети сотовой связи GSM определить радиус зоны покрытия в городе, если известны значения потерь L, дБ , высоты базовой станции Н_БС и абонетской станции Н_МС, м. Сделать вывод об устойчивости связи

Таблица 1.1 - Исходные данные

Вариант	3
L, дБ	125
НБС, м	50
тип сети	GSM-1800

Решение:

L = 125 дБ; Н_БС= 50 м; Н_МС = 1,5м; тип GSM-1800

Для решения данной задачи используем следующую формулу :

; (1.1)

Отсюда найдем радиус зоны покрытия :

.

.

*Log(x,10) – т.к десятичный логарифм (Lg(x))

R=0,58 км.

Вывод об устойчивости связи:

В моем случае потери (L)=125 дБ, что является допустимым значением для GSM (т.к допустимые потери составляют 149,2 дБ для GSM и 155,1 для LTE). Таким образом можно сделать заключение, что связь будет устойчивой.

При этом радиус зоны покрытия составляет 0,58 км.

Задача 1.2

Для сети сотовой связи LTE 900 определить радиус зоны покрытия , если известны значения потерь L, дБ , высоты базовой станции Н_БС и абонетской станции Н_МС, м.

Таблица1.2 - Исходные данные

Вариант	3
L, дБ	140
НБС, м	43
Тип зоны покрытия	город

Решение:

L = 140 дБ; Н_БС= 43 м; Н_МС = 1,5м; тип зоны покрытия –город

Для решения задачи 1.2 используем следующую формулу (1.3) :

Для GSM 900 и LTE 900 (город):

Отсюда найдем радиус зоны покрытия R:

. (1.4)

.

*Log(x,10) – т.к десятичный логарифм (Lg(x))

R=2,89 км

Задача 1.3

Рассчитать потери для LTE если известны радиус зоны покрытия R, км, высота подвеса антенны базовой H_БС, м и абонентской станций Н_МС = 1,5 м. Сделать вывод об устойчивости связи.

Таблица 1.3 - Исходные данные

Вариант	3
R, км	1,7
НБС, м	55
тип зоны покрытия	город
Тип сети	LTE 900

Решение:

R =1,7 км; Н_БС= 55 м; Н_МС = 1,5м; тип зоны покрытия –город, тип сети – LTE900

Для GSM 900 и LTE 900 потери в городе считаются по формуле :

*Log(x,10) – т.к десятичный логарифм (Lg(x))

L=131,48 дБ

Вывод об устойчивости связи:

Допустимые потери для LTE 155,1 дБ > 131,48 дБ, значит связь будет устойчивой.

Задача 1.4

Определить потери для GSM 1800, если известны радиус зоны покрытия R, км, высота подвеса антенны базовой H_БС, м и абонентской станций Н_МС = 1,5 м. Сделать вывод об устойчивости связи.

Таблица 1.4 - Исходные данные

Вариант	3
R, км	1,8
НБС, м	45
тип зоны покрытия	город

Решение :

R =1,8 км; Н_БС= 45 м; Н_МС = 1,5м; тип зоны покрытия –город

;

;

L=142,27 дБ

Вывод об устойчивости связи:

Так как L = 142,27 дБ < L_доп = 149,2 дБ, значит связь устойчива.

Задача 1.5

Рассчитать скорость передачи в канале для пользователей, расположенных в центре и на границе соты для DL, если известны полоса системы W, МГц, η1(u) – SINR для центра соты, η2(u) – SINR для границы соты.

Таблица 1.5 - Исходные данные

Вариант	3
W, МГц,	10
η1(u)	4
η2(u)	0,3

W = 10 МГц, η1(u) = 4, η2(u) = 0,4.

Скорость передачи для пользователей в центре соты

а скорость передачи для пользователей на границе соты

Задача 1.6

Рассчитать скорость передачи в канале для пользователей, расположенных в центре и на границе соты для UL, если известны полоса системы W, МГц, η1(u) – SINR для центра соты, η2(u) – SINR для границы соты.

Таблица 1.6 - Исходные данные

Вариант	3
W, МГц,	10
η1(u)	4
η2(u)	0,4

Решение:

В отличии от задачи 1.5 нам надо рассчитать скорость передачи для UL (Up-link), т.е «исходящая скорость»

Для канала «UPLINK», используется концепция – SC-FDMA (англ. Single-carrier FDMA – множественный доступ с частотным разделением на базе одной несущей). В ее основе лежит OFDMA, но в SC-FDMA в один момент времени передается только один символ на поднесущую. Структура SC-FDMA-сигнала подобна структуре OFDM-сигнала.

Поэтому будем считать, что расчёт скорости UL аналогичен расчету каналу DL.

W = 10 МГц, η1(u) = 4, η2(u) = 0,4.

Скорость передачи для пользователей в центре соты

а скорость передачи для пользователей на границе соты

Задача 1.7

Сделать оценку допустимой скорости передачи в соте R_c, Мбит/с и в трехсекторной БС.

Емкость, или пропускную способность, сети оценивают, базируясь на средних значениях спектральной эффективности соты в определенных условиях. В Табл. 2 приведены значения средней спектральной эффективности соты LTE FDD в макросети для двух случаев, специфицированных 3GPP как сценарий 1 (расстояние между сайтами 500 м), и сценарий 3 (расстояние между сайтами 1732 м) [1]. В обоих случаях характеристики оценивались для диапазона 2 ГГц, полосы канала 10 МГц (10 + 10 МГц в дуплексе), при потерях на проникновение в здание 20 дБ, в среднем при 10 активных пользователях в соте.

Приведем пример расчета пропускной способности для сетей 3 конфигураций, причем пользоваться будем значениями спектральной эффективности для сценария 1 (расстояние между сайтами 500 м), как наиболее близкого по размерам сот.

Для системы FDD средняя пропускная способность соты может быть получена путем прямого умножения ширины канала на спектральную эффективность.

Для системы TDD можно принять спектральную эффективность равной аналогичным значениям для системы FDD, а при расчете пропускной способности учитывать долю длительности кадра на линии вверх или вниз. Например, рассчитаем среднюю пропускную способность соты на линии вниз при конфигурации кадра 1:

R_TDD=S_FDDaverage^.W^.T_%=1,69^.20000^.0,54=18,25 Мбит/с,

где S_FDDaverage - средняя спектральная эффективность, W - ширина канала, T_% - доля длительности кадра на линии вверх или вниз.

Результаты расчета пропускной способности трехсекторных базовых станций приведены в Табл. 3.

По диаграммам на Рис. 5 можно сравнить среднюю пропускную способность и площадь покрытия трехсекторного сайта для 3 рассмотренных конфигураций системы LTE (по данным из Табл. 1 и Табл. 3). Если пропускная способность на линии вниз в системах FDD и TDD с конфигурацией кадра 1 примерно одинаковая, то радиопокрытие различается уже заметно.

Универсального рецепта по выбору конфигурации системы LTE не существует. Если тип дуплекса определяется отсутствием или наличием парного спектра у оператора, то на выбор конфигурации кадра в TDD могут повлиять требования как к радиопокрытию, так и к пропускной способности.

Чем больше асимметрия кадра TDD и больше длительность кадра на линии вниз, тем, к сожалению, больше ограничения по площади радиопокрытия.

Можно посоветовать операторам на начальном этапе развития сети при малом трафике использовать конфигурацию кадра 1 и ориентироваться на неглубокое/уличное покрытие (гарантировать доступ к услугам в зданиях только у окна или из автомобилей), затем по мере роста трафика и уплотнения сайтов переходить к другим конфигурациям кадра с большей асимметрией.