Добавил:
хачю сдать сессию Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

СИСМС_4

.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
09.07.2025
Размер:
54.55 Кб
Скачать

Формулировка задачи 4

Определить оптимальный по ненормированному полуобобщенному критерию эффективности вариант построения сотовой системы мобильной связи (СМС) из числа 3 вариантов, заданных соответствующими 3 наборами исходных данных (ИД) альтернативных вариантов по строения планируемой СМС.

Исходные данные по вариантам построения СМС

п/п

Показатели СМС

Значение показателей по вариантам построения СМС

1

2

3

1

Площадь территории обслуживания (ТО) СМС, км2

120

500

200

2

Тип ТО

СМ

БГ

СГ

3

Число абонентов, тыс. аб.

75

40

50

4

Диапазон рабочих частот радиооборудования сот, МГц

1800

800

2000

5

Допустимый процент блокировки (ПБл) абонентского канала связи (АКС), %

6

3

4

6

Число секторов в сотах

3

3

3

7

Размерность кластера

1

1

1

8

Число радиоканалов в 1 секторе

1

1

1

9

Ширина полосы частот 1 радиоканала, МГц

15

20

10

10

Абонентская нагрузка от 1 абонента, Эрл

0,045

0,05

0,055

11

Допустимый процент нарушения связи (ПНС) в АКС, %

6

8

7

12

Минимальная гарантированная скорость передачи або нентских сигналов в ЧНН, Мбит/c

3

4

2

13

Число позиций модуляции

16

64

16

14

Скорость помехоустойчивого кодирования (ПКод)

5/6

3/4

1/2

15

Коэффициент скругления ЦС

0,3

0,25

0,2

16

Коэффициент шума приемника БС, дБ

4

3

4

17

Результирующий энергетический запас, дБ

-4

-8

-6

Эталоны основных ЭП для СМС:

  • Диапазон рабочих частот: 0,45 ГГц…2,6 ГГц.

  • Радиус соты: 0.25 км…5 км.

  • Дополнительные потери в тракте распространения радиоволн: 15 дБ…45 дБ.

  • Мощность передатчика БС: 1 Вт…40 Вт.

  • Коэффициент усиления антенны БС: 8 дБ…18 дБ.

  • Потери в АФТ БС: 0,2 дБ…2,5 дБ.

  • Мощность передатчика АС: 0,1 Вт…2 Вт.

  • Коэффициент усиления антенны АС: 0 дБ…4 дБ.

  • Чувствительность приемника БС: -100 дБм…-80 дБм.

  • Чувствительность приемника АС: -90 дБм…-70 дБм.

  • Допустимое ОСШ на входе приемника БС: 4 дБ…14 дБ.

  • Допустимое ОСШ на входе приемника АС: 10 дБ…20 дБ.

  • Ширина 1 радиоканала: (1,5; 5; 10; 15; 20; 50; 100) МГц.

  • Число радиоканалов в 1 секторе БС: 1…3. 7

  • Площадь территории обслуживания (ТО) типовой СМС: 50 км2…2000 км2.

  • Тип ТО – тип территории обслуживания (ТО): БГ – большой город; СГ – средний город; МГ – малый город; СМ – сельская местность; ОМ – открытая местность.

  • Число абонентов в СМС: 10 тыс. аб..…10 млн. аб..

  • Допустимый процент блокировки (ПБл) абонентского канала связи (АКС): (3…5) %.

  • Абонентская нагрузка от одного абонента: (0,025…0,1) Эрл.

  • Допустимый процент нарушения связи (ПНС) в АКС: (5…10) %.

  • Число позиций модуляции радиосигнала в соте: 4; 16; 64; 256; 1024;

  • Минимальная гарантированная скорость передачи абонентских сигналов в “Час наибольшей нагрузки” (ЧНН): (1…50) Мбит/с;

  • Скорость помехоустойчивого кодирования (ПКод): 8/9; 7/8; 5/6; 3/4; 1/2;

  • Коэффициент скругления цифрового сигнала: 0,15…0.35;

  • Коэффициент шума приемника БС: (2…4) дБ;

  • Коэффициент шума приемника АС: (6…8) дБ;

  • Медианный уровень сигнала на входе приемника БС: -(90…80) дБм.

  • Медианный уровень сигнала на входе приемника БС: -(80…90) дБм.

  • Результирующий энергетический запас в СМС: (-10…+20) дБ.

*) Границы эталонов не абсолютны и могут варьироваться в пределах ±10 %.

Алгоритм решения задачи

В качестве критерия оптимизации в данной задаче используется, как было выше сказано, ненормированная полу-обобщенная эффективность (функционирования) Э, математическое описание (МО) которой имеет следующий вид (для определенного варианта построения)

Э = Эч·Ээ·Эи·Эо; (3.1)

(Для варианта 1) Э = 270 42,7 2 0,88 = 20291;

(Для варианта 2) Э = 798 273,6 8 0,89 = 1554529;

(Для варианта 3) Э = 121,2 29,3 1,8 0,89 =5688;

где Эч – частотная эффективность (ЧЭ); - Ээ – энергетическая эффективность (ЭЭ); Эи – информационная эффективность (ИЭ); Эо – эффективность обслуживания (ЭО) абонентов СМС.

Можно отметить, что эффективности в правой части (3.1) имеют общее название – частные эффективности, каждая из которых имеет также собственное определение, отражающее ее физический смысл.

Ниже рассматриваются МО частных эффективностей, входящих в (3.1).

Частотная эффективность

Этот критерий определяется в соответствии с соотношением

Эч = NктΣ·Rаб /Δfсмс; (3.2)

(Для вариант 1) Эч = 4050·3/45 = 270;

(Для вариант 2) Эч = 5985·4/30 = 798;

(Для вариант 3) Эч = 3636·2/60 = 121,2;

в котором NктΣ - общее число каналов трафика (КТ) в СМС; Rаб - минимальная гарантированная скорость передачи абонентских сигналов для рассматриваемого варианта построения планируемой СМС; Δfсмс – ширина полосы частот, занимаемая планируемой СМС в эфире, МГц.

Показатель NктΣ рассчитывается по формуле

NктΣ = Nкт1 Nрк сек Мсек Nбс ; (3.3)

(Для вариант 1) NктΣ = 10·1·3·135 = 4050;

(Для вариант 2) NктΣ = 15·1·3·133 = 5985;

(Для вариант 3) NктΣ = 6·1·3·202 = 3636,

где Nкт1 – число КТ в 1 радиоканале; Nрк сек – число радиоканалов в 1 секторе; Мсек – число секторов в соте; Nбс – число БС/сот в планируемой СМС.

Показатель Nкт1 в (3.3) рассчитывается по формуле

Nкт1 = [0,75Rрк / Rаб ]; (3.4)

(Для вариант 1) Nкт1= (0,75·42,7/3) = 10;

(Для вариант 2) Nкт1= (0,75·82,1/4) = 15;

(Для вариант 3) Nкт1= (0,75·17,6/2) = 6,

в которой Rрк – скорость передачи по радиоканалу, Мбит/с; [·] – знак округления до меньшего целого.

Показатель Rрк в (3.4) рассчитывается по формуле

(3.5)

в котором: Δfрк1 – ширина полосы частот 1 радиоканала, МГц (задана в ИД); αцс – коэффициент скругления цифрового сигнала (задан в ИД); rпк – скорость помехоустойчивого кода (задана в ИД); M – число позиций модуляции радиосигнала (задано в ИД).

Показатель Nбс в (3.3) рассчитывается по формуле

Nбс = [Nаб / Nаб сот]; (3.6)

(Для вариант 1) Nбс= (45000/333) = 135;

(Для вариант 2) Nбс= (40000/300) = 133;

(Для вариант 3) Nбс= (55000/271) = 202,

в которой Nаб – общее число абонентов в СМС (задано в ИД); Nаб сот – число абонентов, обслуживаемых в 1 соте.

Показатель Nаб сот в (3.6) рассчитывается по формуле

(3.7)

в которой Асек – допустимая абонентская нагрузка в 1 секторе соты, Эрл; A1 – среднестатистическая абонентская нагрузка от 1 абонента, Эрл.

Показатель Асек определяется по номограмме Эрланга (рис. 3.1) при заданном значении ПБл (см. ИД) и значении Nкт сек, рассчитываемого по формуле

Nкт сек = Nкт1 Nрк сек; (3.8)

(Для вариант 1) Nкт сек = 10∙1 = 10;

(Для вариант 2) Nкт сек = 15∙1 = 15;

(Для вариант 3) Nкт сек = 6∙1 = 6.

Показатель Δfсмс рассчитываемая по формуле

Δfсмс = Δfрк1·Nрк сек·Мсек·Nкл; (3.9)

(Для вариант 1) Δfсмс = 15·1·3·1 = 45 Мгц;

(Для вариант 2) Δfсмс = 20·1·3·1 = 60 Мгц;

(Для вариант 3) Δfсмс = 10·1·3·1 = 30 Мгц,

в которой Nрк сек – число радиоканалов в 1 секторе соты; Мсек – число секторов в соте; Nкл - размерность кластера.

Энергетическая эффективность

Энергетическая эффективность определяется соотношением

Ээ = Rрк /Qш доп; (3.10)

(Для вариант 1) Ээ = 42,7/1 = 42,7;

(Для вариант 2) Ээ = 82,1/0,3 = 273,6;

(Для вариант 3) Ээ = 17,6/0,6 = 29,3,

в которой Qш доп – допустимое отношение сигнал-шум (ОСШдоп) на входе радиоприемника, раз/дБ.

ОСШдоп в (3.10) рассчитывается по формуле

Qш доп=100,1∙qш доп, раз; (3.11)

(Для вариант 1) Qш доп = 1 раз/дБ;

(Для вариант 2) Qш доп = 0,3 раз/дБ;

(Для вариант 3) Qш доп = 0,6 раз/дБ,

где qш доп – ОСШдоп в дБ рассчитывается по формуле

qш доп=qш0 доп+Δqш; (3.12)

(Для вариант 1) qш доп = 4+ (-4) = 0 дБ;

(Для вариант 1) qш доп = 3 + (-8) = -5 дБ;

(Для вариант 1) qш доп = 4+ (-6) = -2 дБ,

где qш0 доп – ОСШдоп для идеальной системы, дБ (задано в ИД); Δqш – результирующий энергетический запас на помехи, дБ (задан в ИД).

Информационная эффективность

Этот критерий характеризует степень использования пропускной

способности всей СМС или одного из ее радиоканалов, если в СМС используется несколько одинаковых радиоканалов. Информационная эффективность СМС (удельная, то есть на 1 радиоканал) определяется выражением:

Эи = Nкт1·Rаб /C0; (3.13)

(Для вариант 1) Эи = 10·3/15 = 2;

(Для вариант 2) Эи = 15·4/7,5 = 8;

(Для вариант 3) Эи = 6·2/6,7 = 1,8,

где С0 – пропускная способность СМС, Мбит/с.

Пропускная способность СМС определяется на основании формулы Шеннона

С0 = Δfрк1·log2(1+Qш доп), Мбит/c; (3.14)

(Для вариант 1) C0 = 15·log2(1+1) = 15 Мбит/c;

(Для вариант 2) C0 = 20·log2(1+0,3) = 7,5 Мбит/c;

(Для вариант 3) C0 = 10·log2(1+0,6) = 6,7 Мбит/c.

Эффективность обслуживания определяется соотношением

Эо=1-(Тнc доп+Тбл доп)/100; (3.15)

(Для вариант 1) Эо = 1-(6+6)/100 = 0,88;

(Для вариант 2) Эо = 1-(8+3)/100 = 0,89;

(Для вариант 3) Эо = 1-(7+4)/100 = 0,89,

где Тнc доп – допустимый ПНС в АКС; Тбл доп – допустимый ПБл АКС.

Результаты расчета рабочих показателей альтернативных вариантов построения СМС

№ п/п

Рабочий показатель

Номер варианта построения

1

2

3

1

Rрк, Мбит/C

42,7

82,1

17,6

2

Nкт1

10

15

6

3

Nрк

1

1

1

4

Nбс

135

133

202

5

Nаб сот

333

300

272

6

Асек, Эрл

5

5

5

7

NктΣ

4050

5985

3636

Результаты расчета показателей ЭФ альтернативных вариантов построения СМС

№ п/п

Показатель эффективности

Номер варианта построения

1

2

3

1

Эч

270

798

121,2

2

Ээ

42,7

273,6

29,3

3

Эи

2

8

1,8

4

Эо

0,88

0,89

0,89

5

Э

20291

1554529

5688

Выводы:

  1. На основании расчетов, проведенных в данной работе, результаты которых были сведены в таблицу, можно сделать вывод, что наиболее оптимальным вариантом для построения планируемой СМС является второй, так как для него вышла наибольшая эффективность.

  2. Вариант под номером 2 обладает наиболее высокой эффективностью и является наиболее оптимальным вариантом для построения планируемой СМС, поскольку обладает более высокой скоростью передачи по радиоканалу ( , Мбит/с) и большую ширину полосы частот 1 радиоканала ( ), что повышает его энергетическую эффективность. Вариант под номером 3 имеет наименьшую энергетическую эффективность и информационную эффективность среди всех вариантов.

Соседние файлы в предмете Сети и системы мобильной связи