8.2.2.1. Коэффициент нагрузки в восходящем канале

Теоретическая спектральная эффективность ячейки WCDMA может быть вычислена из уравнения нагрузки, вывод которого показан ниже. Прежде всего, определим E_b/N₀энергию на пользовательский бит, поделенную на спектральную плотность шума:

(8.3)

Это можно записать в виде:

(E_b/N₀)_j = , (8.4)

где Wскорость передачи чипов,P_jмощность принимаемого сигнала отjпользователя, _j  коэффициент активностиjпользователя,R_j битовая скороcтьjпользователя иI_total.полная принимаемая широкополосная мощность, включающая мощность теплового шума на BS. После решения уравнения дляP_j, получаем P_j = (8.5)

Мы определяем P_j = L_jI_totalи получаем коэффициент нагрузкиL_jодного соединения

L_j=(8.6)

Полные принимаемые помехи, включая тепловой шум P_N, можно записать в виде суммы принимаемых мощностей от всехNпользователей в одной и той же ячейке

I_total – P_N = =(8.7)

Увеличение помех определяется как отношение полной принимаемой широкополосной мощности к мощности помех

Увеличение помех = (8.8)

и, используя уравнение (8.7), можно получить

Увеличение помех = , (8.9)

где мы определили коэффициент нагрузки _ULкак

(8.10)

Когда _ulстановится близким к 1, соответствующее увеличение помех приближается к, и, система реализует свою нагрузочную емкость.

Кроме того, в коэффициенте нагрузки помехи от других ячеек должны учитываться путем вычисления отношения помех от другой ячейки к помехам в собственной ячейке, i:

помехи от другой ячейки

помехи в собственной ячейке

i =(8.11)

Далее коэффициент нагрузки в восходящем канале можно записать в виде

(8.12)

Уравнение нагрузки позволяет прогнозировать величину превышения помехами теплового шума. Превышение уровня равно 10log₁₀(1-_UL). Запас на помехи в ресурсе линии должен быть равен максимальному принятому превышению помех.

Требуемое отношение E_b/N₀можно получить исходя из моделирования на уровне канала и данных измерений. Оно включает влияние управления мощностью в замкнутом контуре и мягкого хэндовера. Влияние мягкого хэндовера измеряется как выигрыш от объединения макроразнесений по сравнению с величинойE_b/N₀для отдельной линии. Отношение помех от другой ячейки к помехам собственной (обслуживающей) ячейкиiявляется функцией среды ячейки или развязки ячеек (например, макро/микро, городской/пригородный) и диаграммы направленности антенны (например, всенаправленной, 3-х или 6-и секторной [4]). Параметры поясняются дальше в таблице 8.6.

Уравнение нагрузки обычно используется для составления полуаналитического прогнозирования средней емкости ячейки WCDMA без моделирования пропускной способности на уровне системы. Это уравнение нагрузки можно использовать с целью прогнозирования емкости и планирования превышения помех в процессе определения размаха.

Таблица 8.6.

Параметры, используемые при вычислении коэффициента нагрузки в восходящем канале.

	Определение	Рекомендуемые значения
N	Число пользователей на ячейку
j	Коэффициент активного пользователя на физическом уровне	0,67 для речи, предполагаемая 50 % речевая активность и дополнительные затраты на DРССН при DТХ 1,0 для передачи данных
Eb/N0	Энергия сигнала на бит, поделенная на спектральную плотность шума, которая должна отвечать заданному качеству обслуживания (например, вероятность появления ошибки в битах). Шум включает и тепловой шум, и помехи.	Зависят от обслуживания, битовой скорости, канала с многолучевым замиранием, разнесения антенн при приеме, скорости MS и т.д.
W	Скорость передачи чипов WCDMA	3,84 Мчип/с
Rj	Битовая скорость j пользователя	Зависит от обслуживания
i	Отношение уровней радиопомех от другой ячейки к помехам в собственной ячейке, определенное приемником BS	Макроячейка с ненаправленной антенной: 55 %

Для классической сети с передачей только речи, где все Nпользователи в ячейке имеют низкую битовую скоростьR, можно отметить, что

(8.13)

и вышеуказанное уравнение нагрузки в восходящем канале можно аппроксимировать и упростить до

(8.14)

На рис. 8.2 показан пример увеличения шума в восходящем канале от скорости передачи данных с требуемым допущением E_b/N₀= 1,5 дБ иi = 0,65. Увеличение шума на 3 дБ соответствует 50 % коэффициенту нагрузки, и на 6,0 дБ75 % коэффициенту нагрузки. Вместо показа числа пользователейNмы показываем полную пропускную способность на ячейку для всех одновременно обслуживаемых пользователей. В этом примере пропускная способность 860 Кбит/с может обеспечиваться при увеличении шума на 3,0 дБ, а 1300 Кбит/с при увеличении шума на 6,0 дБ.

Рис. 8.2. Увеличение шума в восходящем канале как функция полной

пропускной способности в восходящем канале.