реф. Исследование методов повышения пропускной способности в сетях UMTS

Таблица 3.1

Значения Eb/N0 для различных типов услуг

Требуемое значение Eb/N0 зависит от

типа услуги (скорость передачи, требование к BER, BLER, метод канального кодирования);

радиоканала (Скорость движения абонента, частота, многолучевость);

типа соединения (Мягкий хэндовер, разнесенный прием,

использование быстрого управление мощностью).

А) Предельная пропускная способность (емкость) соты восходящего канала

Предельную емкость соты восходящего канала можно вывести из выражения для относительной загрузки соты. Относительная загрузка соты восходящего канала вычисляем из данного выражения:

где KN – количество пользователей; W – скорость передачи чипов в UMTS

(3.84 Мчип/c); – требуемое отношение Eb/N0; – скорость передачи данных пользователя; – коэффициент занятия услуги; i – отношение Ioth/Iown.

Принимая во внимание, что требование к отношению Eb/N0, скорость передачи данных, одинаково для всех пользователей, можно вывести

54

выражение, определяющее предельное количество одновременно обслуживаемых абонентов (предельную емкость соты) (3.7).

Увеличение помех во восходящем канале определяется как отношение полной принимаемой широкополосной мощности к мощности помех:

j

NR(dB) 10 log10 (1 UL )

Предельная пропускная способность соты восходящего канала или количество одновременных соединений равно:

Для хорошо изолированных сот (indoor, пикосоты), значение i очень мало и составляет около 0.1. Соответственно для макросот значение i

увеличивается в связи с возможным перекрытием зон обслуживания. Также заметно влияние количества секторов в соте на увеличение i, это связано с

55

тем что для многосекторных БС используются антенны с более узкой диаграммой направленности, а следовательно и с большим коэффициентом усиления, соответственно зона обслуживания такой БС возрастает. Из выражения (3.7) следует, что для увеличения емкости системы необходимо стремиться к лучшей изоляции сот (уменьшению значения i).

коэффициент занятия услуги. Данный коэффициент описывает отношение времени передачи данных пользователя к общему времени занятия канала, в случае применения прерывистой передачи (DTX).

Типичное значения величины данного коэффициента для телефонии составляет 50%, так как принимается, что половина разговора занимают паузы. Для расчетов значения данного коэффициента выбрано 67% с учетом запаса на передачу каналов сигнализации (DPCCH), который принят равным

17%. Для услуг предоставляющих передачу данных коэффициент занятия услуги принимается равным 100%, так как канал для передачи данных резервируется и используется абонентом только в период самой передачи.

Б) Предельная пропускная способность (емкость) соты нисходящего канала Предельную емкость соты для нисходящего канала можно также

вычислить из выражения для относительной загрузки соты в нисходящем канале:

В сравнении с формулой для относительной загрузки соты в восходящем канале, в данном выражении используется параметр коэффициент ортогональности в нисходящем канале. В радиоинтерфейсе

UMTS используются ортогональные коды Уолша переменной длины в нисходящем канале для разделения каналов пользователей. В случае отсутствия многолучевости ортогональность этих каналов сохраняется.

Однако в многолучевом радиоканале, ортогональность кодов нарушается.

Следовательно возрастает уровень внутрисистемных помех. Потеря

56

ортогональности нисходящих каналов характеризуется значением величины

α. Данная величина оказывает значительное влияние на площадь покрытия и емкость соты в нисходящем канале. Обычно значение коэффициента ортогональности принимает значение от 0.4 до 0.9 в многолучевых радиоканалах. При расчетах задаются неким постоянным коэффициентом ортогональности зависящим от

типа местности;

класса базовой станции;

типа радиоканала.

Типы местности часто используются в различных инструментах для планирования, а также при расчетах для того, чтобы характеризовать среду распространения. Значения коэффициента ортогональности в зависимости от типа местности представлены в таблице 3.3 [2]:

Таблица 3.3

Среднее значение коэффициента ортогональности в зависимости от типа местности для макросот

Тип БС также влияет на коэффициент ортогональности. Для макро-БС коэффициент ортогональности выбирается в зависимости от типа местности,

где расположена БС. Как результат, коэффициент ортогональности выше в микросотах, чем в зоне обслуживания макро-БС. В случае пикосот, фемтосот или БС расположенных в помещениях, коэффициент ортогональности еще выше, так как обычно в таких случаях используется распределенная антенная система с множеством антенн, следовательно почти всегда антенна МС находится в прямой видимости от передающей антенны БС. Зависимость коэффициента ортогональности от типа БС отражена в таблице 3.4 .

57

Таблица 3.4 Средние значения коэффициента ортогональности в зависимости от

типа базовой станции

Увеличение помех во нисходящем канале определяется по следующей формуле:

j

NR(dB) 10 log10 (1 DL )

Предельная пропускная способность (емкость) соты нисходящего канала, количество одновременных соединений (пользователей) рассчитаем по формуле:

В) Относительная загрузка соты в нисходящем и восходящем канале Для расчета взяты значения из исходных данных о нагрузке

создаваемой одним абонентом. Данные значения представлены в таблице 3.5:

Таблица 3.5

Нагрузка создаваемая одним абонентом в нисходящем и восходящем канале

58

Mi - среднее количество одновременно занятых каналов передачи для услуги

качестве значений Mi используется среднее количество одновременно занятых каналов передачи. Для трафика с коммутацией каналов (телефония,

видео-телефония) среднее количество одновременно занятых каналов это трафик в Эрлангах.

Таким образом, определив предельную емкость соты, которую можно рассчитать для каждой из предоставляемых услуг, используя предполагаемую абонентскую нагрузку в качестве исходных данных, можно рассчитать относительную загрузку соты. Значение определяет требуемое количество частотных каналов, а также влияет на размер зоны обслуживания соты, учитывается при расчете энергетического бюджета восходящего и нисходящего радиоканал.

59

3.2.Оценка пропускной способности соты при использовании AMRкодека

Осуществим имитационное моделирование при движении МС, по траектории проходящей через середину стороны соты рис.2.8. Построим в среде MATLAB график зависимости отношения Eb/N0 от расстояния рис. 3.1.

Требуемое отношение сигнал/шум вычисляется по формуле:

60

Для расчета отношения Eb/N0 использовались исходные данные представленные в таблице 3.7.

участвующих в мягком хэндовере, в зависимости от расстояния d [м],

пройденного МС по маршруту (рис. 2.9).

61

Рис. 3.1. Зависимость отношения Eb от расстояния

N0

3.2.1. Расчет предельной пропускной способности восходящего канала

Результаты расчета пропускной способности восходящего канала приведены на рис. 3.2 – рис. 3.4. На первом этапе был выполнен расчет коэффициента нагрузки UL (рис.3.2.).

Рис. 3.2. Зависимость коэффициента нагрузки UL от количества пользователей

62

Из графиков рис. 3.2. видно, что коэффициент нагрузки UL

значительно увеличивается при использовании AMR 12.2. максимальная емкость соты в этом случае составляет 60 соединений. Применение более низких скоростей AMR кодека позволяет обслужить большее число абонентов с меньшими уровнями внутрисистемных помех (рис. 3.3.).

63