Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 – Исправленная –

Введение

Раньше, развитие технологии в мобильных коммуникациях главным образом мотивировалосьо тремя причинами:
(1) глобализация рынка и либерализация и увеличивающаяся компетентности среди продавцов и операторов, приезжающих
от этой новой структуры, (2) популяризация IEEE 802 беспроводных технологии в пределах мобильного сектора коммуникаций
и, наконец, (3) показательное увеличение требований на продвинутые телекоммуникационные услуги.

Относительно последнего пункта, подразумеваются приложения, которые будут поддерживаться текущими и будущими сотовыми системами
включая Голос по IP (VoIP), видеоконференции, push-to-talk в стотовой сети (PoC), мультимедийная передача сообщений, игры мультиигрока,
аудио и видео по запросу, Виртуальные Частные Сети (VPN) связи, просмотр сети,
доступ электронной почты, Протокол Передачи файлов(FTP).

Все эти приложеия могут быть классифицированы несколькими способами, основанными на Качестве
Обслуживания (QoS), которые они требуют. Некоторые из них, приложения реального времени и чувствительны к задержке,
как голос и видеоконференция, в то время как некоторые другие требуют целостности, высокой скорости передачи данных,
и чувствительны ко времени ожидания (как VPN и FTP).

Одновременная поддержка приложений с различными требованиями QoS – одна из самых важных проблем в сотовых сетях.
В то же самое время новые широкополосные сотовые системы разаработаны с высокой спектральной эффективостью, учитывая дефицит спектра.

Увеличивающаяся потребность рынка и огромная экономическая выгода, вместе с новыми проблемами, которые возникают
с требованиями в более высокой спектральной эффективности и наличии услуг, увеличивающейся потребности приобретать новые частотые каналы,
приводит к тому, что мобильные системы коммуникаций вынуждены искать выход.

Вот почему ITU-R WP 8Fв октябре 2005 года начал разработку будующего стандарта 4G, также известого как
International Mobile Telecommunications (IMTs) Advanced, основываясь на модели глобального стандарта 3G, IMT-2000.
Целью данной инициативы является определение набора требований с точки зрения мощности передачи и повышение качества обслуживания,
таким образом, что если определенные технологии выполняет все эти требования она включается в набор стандартов IMT-Advanced.

Это во-первых одобряет разработку технологий и стимулирует операторов инвестировать в них,
но кроме того, позволяет использовать частотные полосы , специально предназначенных для IMT-Advanced, что влечет за собой
огромную мотивацию для операторов мобильной связи, чтобы увеличить перечень предлагаемых услуг и пропускную способность.

Путь IMT-Advanced был офицально начат в марте 2008 года, когда было разослано офицальное письмо с просьбой о предоставлении новых
предложений о технологии. [1]. До этого на официальном съезде, коммитета 3GPP
учредили стандарт Long Term Evolution (LTE), как текущую задачу создать основу для эволюции
в 3GPP радиотехнологий, конкретно UMTS, к 4G.

3GPP разделил эту работу на два этапа: первый касается
завершения первого LTE стандарт (Release 8), а второй намерен адаптировать LTE к требованиям 4G через
спецификации новой технологии под названием LTE-Advanced (Release 9 и 10). После этого плана в декабре 2008 3GPP утверждил
спецификацийю LTE Release 8, которая охватывает Evolved UTRAN (E-UTRAN)

и Evolved пакетов Core (EPC). Исследоваие по LTE-Advanced
было начато в мае 2008 года, ожидалось его завершения в октябре 2009 года в соответствии с графиком МСЭ-R
для процесса IMT-Advanced. В то же время научное сообщество былопризвано для оценки эффективности деятельности окончательного стандарта LTE Release 8.

На сегодняшний день эта оценка была сделана только частично по одной из этих двух причин. Во-первых, некоторые сосредоточены
только на физическом уровне, а именно на ретрансляции и процессе коррекции ошибок [2-4].
Но системный аализ урвня MAC, производительность информации и не может быть осуществлено только на
физическом уровне.

Эта статья описывает главные особенности LTE Release 8 и оценивает работу уровня связи LTE
цепь передачи, включая HARQ и расшифровку турбо. Кроме того, способность систем LTE проанализирована с точки зрения максимально
достижимой пропускной способности и полного распределения сот при обычном сценарии.

Качество связи 2g( gsm), 3g (umts). 4g (lte), wi-fi

GSM

Качество связи определяется одним параметром, RSSI – это отрицательное значение, чем больше – тем лучше сигнал. Измеряется в децибел на милливатт (dBm)

RSSI

Уровень сигнала

Описание

>= -70 dBm

Отличный

Сильный сигнал, максимальная скорость передачи данных

От -70 dBm до -85 dBm

Хороший

Хороший сигнал, с быстрой скоростью передачи данных

От -86 dBm до -100 dBm

Средний

Уровень сигнала достаточен для звонков, передача данных с периодическими ошибками

менее -100 dBm

Плохой

Доступ с периодическими разрывами соединения

-110 dBm

Нет сигнала

Нет связи

UMTS

Для 3G сигнала качество связи определяется тремя значениями

RSSI – это отрицательное значение, чем больше – тем лучше сигнал. Измеряется в децибел на милливатт (dBm)

EC/IO – Соотношение мощности канала к интерференции. это отрицательное значение, чем больше – тем лучше сигнал. Измеряется в децибел на милливатт (dBm)

RSCP – Уровень мощности сигнала текущего ортогонального кода

RSSI

Уровень сигнала

Описание

>= -70 dBm

Отличный

Отличный сигнал, максимальная скорость передачи данных

От -70 dBm до -85 dBm

Хороший

Хороший сигнал, с быстрой скоростью передачи данных

От -86 dBm до -100 dBm

Средний

Уровень сигнала достаточен для звонков, передача данных с периодическими ошибками

менее -100 dBm

Плохой

Доступ с периодическими разрывами соединения

-110 dBm

Нет сигнала

Нет связи

EC/IO

Уровень сигнала

Описание

От 0 до-6

Отличный

Отличный сигнал, максимальная скорость передачи данных

От -7 до -10

Хороший

Хороший сигнал, с быстрой скоростью передачи данных

От -11 до -20

Плохой

Надежная скорость передачи данных может быть достигнута, однако часть пакетов будет потеряна. Когда это значение приближается к -20, производительность резко падает

RSCP

Уровень сигнала

Описание

От -60 до 0

Отличный

Отличный сигнал, максимальная скорость передачи данных

От -75 до -60

Хороший

Хороший сигнал, с быстрой скоростью передачи данных

От -85 до -75

Средний

Уровень сигнала достаточен для звонков, передача данных с периодическими ошибками

От -95 до -85

Плохой

Возможны перебои в передачи данных

От -124 до -95

Очень плохой

Малая производительность, ближе к -124 отключение

LTE

Для LTE сигнала качество связи описывается 4-мя параметрами

RSSI – это отрицательное значение, чем больше – тем лучше сигнал. Измеряется в децибел на милливатт (dBm)

RSRP – среднее значение мощности принятых пилотных сигналов (Reference Signal). Это отрицательное значение, чем больше – тем лучше сигнал. Измеряется в децибел на милливатт (dBm)

RSRQ (Reference Signal Received Quality) – характеризует качество принятых пилотных сигналов. Это отрицательное значение, чем больше – тем лучше сигнал. Измеряется в децибелах (dB)

SINR –также называемый CINR (Carrier to Interference Noise Ratio) – отношение уровня полезного сигнала к уровню шума. Значение SINR измеряется в в децибелах (dB). чем больше – тем лучше сигнал. При значениях SINR ниже 0 скорость подключения будет очень низкой, т.к. это означает, что в принимаемом сигнале шума больше, чем полезной части, при этом вероятность потери LTE-соединения также существует.

RSSI

Уровень сигнала

Описание

> -65 dBm

Отличный

Отличный сигнал, максимальная скорость передачи данных

От -65 dBm до -75 dBm

Хороший

Хороший сигнал, с быстрой скоростью передачи данных

От -75 dBm до -85 dBm

Средний

Уровень сигнала достаточен для звонков, передача данных с периодическими ошибками

От -95 dBm до -85 dBm

Плохой

Доступ с периодическими разрывами соединения

Менее 95 dBm

Нет сигнала

Нет связи

Для LTE сигнала показатель RSSI вычисляется на основании остальных параметров, и может быть не релевантным качеству сигнала при условии сильной зашумленности канала.

RSRP

Уровень сигнала

Описание

Блоее -80 dBm

Отличный

Отличный сигнал, максимальная скорость передачи данных

От -80 dBm до -90 dBm

Хороший

Хороший сигнал, с быстрой скоростью передачи данных

От -90 dBm до -100 dBm

Средний

Средний уровень сигнал. При приближении значения к 0 качество связи сильно падает

Менее -100 dBm

Нет сигнала

Нет сети

Ещё про Yota:  почему не работает yota сегодня 2021 как решить проблему и куда бежать абонентам | Петр Ш. С, 15 октября 2021

RSRQ

Уровень сигнала

Описание

Блоее -10 dB

Отличный

Отличный сигнал, максимальная скорость передачи данных

От -10 dB до -15 dB

Хороший

Хороший сигнал, с быстрой скоростью передачи данных

От -15 dB до -20 dB

Средний

Средний уровень сигнал. При приближении значения к 0 качество связи сильно падает

Менее -20 dB

Нет сигнала

Нет сети

SINR

Уровень сигнала

Описание

Более 20 dB

Отличный

Отличный сигнал, максимальная скорость передачи данных

От 13 dB до 20 dB

Хороший

Хороший сигнал, с быстрой скоростью передачи данных

От 0 dB до 13 dB

Средний

Средний уровень сигнал. При приближении значения к 0 качество связи сильно падает

Менее 0 dB

Нет сигнала

Нет сети

Wi-Fi

RSSI

Уровень сигнала

Описание

> -50 dBm

Отличный

Отличный уровень сигнала, максимальная скорость передачи данных

От -50 dBm до -60 dBm

Хороший

Хороший сигнал, с быстрой скоростью передачи данных

От -60 dBm до -70 dBm

Средний

Уровень сигнала достаточен для звонков, передача данных с периодическими ошибками

Менее -70 dBm

Плохой

Доступ с периодическими разрывами соединения

-90 dBm

Нет сигнала

Нет связи

Оценка параметров зоны обслуживания сети lte. часть 1 – исправленная –

Часть
1. Оценка параметров зоны обслуживания сети
LTE.

В настоящий момент происходит развитие
мировых телекоммуникационных технологий в области мобильной связи являются
разработка и внедрение стандартов четвёртого поколения (4G), обеспечивающих ещё
большие скорости передачи данных (и, как следствие, повышение качества
предлагаемых пользовательских услуг) при общем снижении издержек в эксплуатации
телекоммуникационного оборудования. Одной из технологий, призванных для решения
насущных задач современных телекоммуникаций, является технология Long Term
Evolution
, или, сокращённо, LTE-технология. Соответственно этому, сети
мобильной связи, реализованные на основе такой технологии, называют LTE-сети.

Основные
технические характеристики стандарта
LTE:

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

В сети LTE при
частотном планировании следует оперировать не частотами, а полосами частот.

В своей курсовой работе я хочу
произвести расчет параметров зоны обслуживания сети
LTEв
Пронском  районе.

Пронский район  состоит из 76
населенных пунктов: 2 города, 6 сельских поселений. Согласно переписи населения
2021 года всего на территории района проживало 31395 чел., в городах 23252.
Таким образом, получается, что 74% населения проживает в городах.
Соответственно, при планирование строительства станций необходимо это
учитывать.

Я предлагаю покрыть связью LTE два города:
Пронск и Новомичуринск. В Пронске – 3 станции, в Новомичуринске – 5 станций,
так как в Новомичуринске проживает  19309
человек, а в Пронске 3943 человека.

Площадь г. Пронск – 1710 га, из них
1137 га – земли сельхозназначения, 300 га – жилая застройка, а это 30 км2.

Площадь г.Новомичуринск – 26 км2.

Таким образом, для объединения в сеть
8 станций придется строить ВОК между городами Пронск и Новомичуринск порядка
20-25 км (грунт).

 Так как я проектирую новую сеть LTE с нуля и
не собираюсь развивать другие стандарты, то применять вышки (башни, мачты) не
целесообразно.

Усреднённые высоты подвеса для
размещения антенн LTE – порядка 20 -30 метров. Соответственно для решения
данной задачи подойдут временные сооружения столбы (бетонные или
металлические), вживую на них можно посмотреть в п. Борки, АТС – 76 в Рязани, а
также по всему городу. Столб характеризуется высотой конструкции 27-30 метров,
более быстрый и дешевый монтаж, по отношению к мачтам и башням.

1. Планирование
сети LTE производится по следующему алгоритму:

1.1.
Определение бюджета канала (с учетом технических характеристик аппаратуры
определяем максимальные потери при распространении);

1.2.
Оценка покрытия (количество сайтов, которые должны быть развернуты для
обеспечения покрытия);

1.3.
Оценка емкости (количество сайтов, которые должны быть развернуты в
соответствии с требованиями емкости);

1.4.
Частотное планирование (полоса канала, диапазон сети);

1.5. Расчет параметров ВОЛС. Определение суммарного
затухания на участке;

1.7.  Расчет скорости передачи данных базовой
станцией.

На первом этапе производится оценка энергетического
бюджета потерь или максимально допустимых потерь (МДП) на линии. МДП
рассчитывается как разность между эквивалентной изотропной излучаемой мощностью
(ЭИИМ) передатчика и минимально необходимой мощностью сигнала на входе
приемника, при которой с учетом всех потерь в канале связи обеспечивается
нормальная демодуляция сигнала в приемнике.

Эквивалентная изотропная излучаемая мощность
определяется как мощность, которую необходимо подать на изотропную антенну для
того,
чтобы получить в
точке приема точно такое же поле, которое будет получено в ней при помощи
антенны с коэффициентом усиления G, на вход которой подана мощность Pвх.

РЭИИМ = Рпрд.
G
прд. Gпрд ан. – Lпрд.ф                                                                                           
(1.1)

Геометрически
это иллюстрирует рисунок 1.1.

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

Рисунок 1.1.  Геометрическое представление эквивалентной
изотропной излучаемой мощности.

Оптимальным
решением выбора оборудования будет базовая станция фирмы Huawei DBS 3900
(рисунок 1.2). DBS 3900 представляет собой распределенную БС, состоящую из
блока обработки базовых частот (BBU) и выносного радиочастотного блока (RRU).

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

Рис.1.2. Базовая станция фирмы
Huawei DBS 3900.

DBS3900 обладает следующими преимуществами при
обеспечении покрытия:

а)
RRU поддерживает каскадное соединение трёх модулей RRU. Один модуль RRU
устанавливается на расстоянии до 40 км от BBU;

б)
статическая чувствительность канала TCH/FS составляет -113 дБм (типовое
значение при нормально температуре);

в)
максимальная выходная мощность RRU3004 достигает 40 Вт;

г)
максимальная конфигурация до 12 сот и поддержка многополосной сети;

д)
поддерживается распределённая передача и «Antenna hopping».

е)
BBU3900 поддерживает 72 приёмопередатчика.

ж)
DBS3900 LTE поддерживает совместное использование сетей 2G или 3G, a также
поддерживает хэндовер между LTE и PS-доменом GERAN/UTRAN/CDMA2000. Это упрощает
процесс развертывания сети LTE в существующей сети 2G или 3G. Работает на
частотах 850/900/1800/1900 МГц (GSM, UMTS) и 1800 МГц (LTE).

Наша система LTE будет работать в
диапазоне частот 1800 МГц с шириной полосы канала 20 МГц по принципу частотного
разделения каналов FDD, т.е. системная полоса будет разделяться на два канала
по 10 МГц для линии вверх (UL) и линии вниз (DL).

Выносной радиочастотный модуль
базовой станции выберем компании Huawei – RRU 3929. Устанавливается вблизи
антенны.

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

Рисунок 1.3.
Выносной модуль 3929.

В качестве абонентской станции рассмотрим мобильный Wi-Fi
роутер компании Huawei E5372 – самый миниатюрный (10х5х1,5 см) на данный момент
мобильный Wi-Fi роутер четвертого поколения с поддержкой до 10 Wi-Fi
пользователей. Двойной антенный разъем для подключения внешней усиленной
антенны – для использования MIMO антенн. 

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

Рисунок 1.4. Wi-Fi роутер компании Huawei E5372

Поддерживаемые
стандарты и рабочие частоты:

– 4G LTE 1800
/ 2100 / 2600 / 800 / 900 МГц

– 3G / 3.5G
UMTS/DC-HSPA 1900 / 2100 / 850 / 900 МГц

– 2G GSM /
GPRS / EDGE 1800 / 1900 / 850 / 900 МГц

Скорость
передачи данных:

– 4G LTE FDD
(вход/исход) – до 150 / 50 Мбит/сек

– 4G LTE TDD
(вход/исход) – до 112 / 10 Мбит/сек

– 3G DC-HSPA
– до 43.2 Мбит/сек

– 2G EDGE/GPRS
– до 236.8 Кбит/сек

MIMO антенны
2-х коэффициентов усиления: панельная антенна 18 дБи MIMO для мест с плохим
приемом сигнала или полным его отсутствием и панельная антенна 10 дБи MIMO для
использования в местах неуверенного или плохого приема сети.

Выходная мощность – 18 дБм

1.1.
Определение
бюджета канала (с учетом технических характеристик аппаратуры определяем
максимальные потери при распространении).

Произведем расчет энергетического
бюджета для системы LTE c частотным дуплексом
FDD,
работающей в диапазоне 1800 МГц. Системная полоса рассматривается равной 20
МГц, т.е. в случае FDD системная полоса будет разделяться на два канала по 10
МГц для линии вверх (UL) и линии вниз (DL).

Вид модуляции для линии вниз – QAM64, для линии вверх – QAM32.

Рассмотрим БС, РЧ-блок каждого сектора
которой  оснащен приемопередатчиком,
выходная мощность передатчика 40 Вт (46 дБм). РЧ-блок устанавливается в
непосредственной близости от антенны. Базовая станция работает на линии вниз в
режиме MIMO 2×2. Поскольку энергетический бюджет рассчитывается для абонентской
станции (АС) на краю соты, т.е. принимающей сигналы от БС с низким отношением
сигнал/шум (ОСШ), то БС передает сигналы на эту АС в режиме разнесенной
передачи. За счет сложения мощностей сигналов двух передатчиков в пространстве
можно получить энергетический выигрыш (3 дБ). В качестве АС, как говорилось
выше, рассматриваем мобильный Wi-Fi роутер компании Huawei E5372, выходная
мощность – 18 дБм.

Исходные данные для расчета:

Энергетические параметры Downlink:

Выходная мощность БС  Рпрд., дБм

46

Коэффициент усиления антенны
БС G
прд ан., дБи

18

Коэффициент усиления антенны
МС G
прм ан., дБи

Потери кабеля (зависят от
типа кабеля, применяемого между RF и BBU в базовой станции. В нашем случае –
оптоволоконный кабель) L
прд.ф, дБ Lпрм ан.,дБ

0.5

Выигрыш от сложения мощности
передатчиков G
прд., дБ

3

Мощность теплового шума PN, дБм

-104.4

Требуемое отношение
сигнал-шум M
SNR, дБ

-0.24

Коэффициент шума приемника LN, дБ

7

Запас на помехи Mпомехи, дБ

8.51

Запас на проникновение в
помещение M
проник., дБ

12

Запас на затенение Mзатен., дБ

8.7

Выигрыш от хэндовера Gхэнд., дБ

2.5

Энергетические параметры Uplink:

Выходная мощность МС Рпрд., дБм

23

Коэффициент усиления антенны
БС G
прд ан., дБи

Коэффициент усиления антенны
МС G
прм ан., дБи

18

Потери в кабеле Lпрд.ф, дБ Lпрм ан.

Выигрыш от сложения мощности
передатчиков G
прд., дБ

Мощность теплового шума PN, дБм

-118.4

Требуемое отношение
сигнал-шум M
SNR, дБ

0.61

Коэффициент шума приемника LN, дБ

2.5

Запас на помехи Mпомехи, дБ

3.8

Запас на проникновение в
помещение M
проник, дБ

12

Запас на затенение Mзатен., дБ

8.7

Выигрыш от хэндовера Gхэнд., дБ

2.5

Примечания:

1. Запас на проникновение
сигнала в помещение Mпроник.:

– 22 дБ в условиях плотной
городской застройки;

 – 17 дБ в условиях средней городской
застройки;

– 12 дБ в условиях редкой
застройки (в пригороде);

– 8 дБ в сельской местности (на
открытой местности в автомобиле).

2. Mзатен. – запас на затенение, дБ
принимаем равным 8,7 дБ (для требуемой вероятности покрытия равной 95% и
среднеквадратичного отклонения потерей на затенение 8дБ)  

3.
Запас на помехи – Mпомехи, дБ
.При расчете используется величина запаса на внутрисистемные помехи, которая
характеризует возрастание мощности шума на входе приемника.

 Для расчета, принимают что запас на
внутрисистемные помехи равен:

Mпомехи = -10∙log10(1-η),                                                                                                  (1.1.1)

где η
относительная загрузка соты в восходящей или нисходящей линии.

Как
видно, запас на внутрисистемные помехи это функция от загрузки соты, чем больше
разрешенная нагрузка в соте, тем большую величину запаса необходимо учесть в
расчете. При росте нагрузки до 100% запас на помехи стремится к бесконечности и
зона обслуживания соты уменьшается до нуля. Зависимость значения данной
величины от загрузки соты представлена на рисунке 1.1.3.

 Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

Рисунок 1.1.3. Зависимость
запаса на внутрисистемные помехи от относительной загрузки соты

Для линии DL:

Mпомехи = -10lg(1-0.86) = 8.51 дБ,

Для линии UL:

Mпомехи = -10lg(1-0.59) = 3.8 дБ.

По
формуле (1.1) рассчитаем эффективно изотропно излучаемую мощность:

Для линии вниз DL:

РЭИИМ = Рпрд. Gпрд. Gпрд ан. – Lпрд.ф =
46 3 18-0,5=66,5 дБм

Для линии вверх UL:

РЭИИМ = Рпрд. Gпрд. Gпрд ан. – Lпрд.ф = 23 0 0-0
= 23 дБм

Найдем
чувствительность приемника

Sпрм = PN MSNR LN                                                                                                                                         (1.1.2)

Для линии вниз DL:

Sпрм DL = -104,4 – 0,24 7 = -97,6
дБм

Для линии вверх UL:

Sпрм UL = -118,4 0,61 2,5 =
-115,29 дБм

Общее
затухание по энергетическим характеристикам рассчитывается

Lсум. = РЭИИМ – Sпрм Gпрм ан. – Lпрм ан. – Mпроник. – Mпомехи – Mзатен. Gхэнд.  (1.1.3)

Для нисходящего потока DL

Lсум.DL = 66,5 97,6 – 0 – 0 – 12 –
8,51 – 8,7 2,5 = 137,39 дБ

Для восходящего потока UL

Lсум.UL = 23 115,29 18 – 0,5 – 12 –
3,8 – 8,7 2,5 = 133,79 дБ

Из двух значений МДП, полученных для
линий
DL и UL выбираем
минимальное, чтобы вести последующие расчеты дальности связи и радиуса соты.
Ограничивающей линией по дальности связи, как правило, является линия вверх.

Далее произведём расчет для вероятности битовой
ошибки Рв=10-4 для модуляции
QPSK.

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

Рисунок  1.1.4.
Зависимость вероятностей битовой ошибки от ОСШ для
QPSK и QAM-64 модуляций.

Из Рис.1.1.4. видно, что для достижения
необходимой вероятности ошибки на бит Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная - 
, нужно обеспечить ОСШ равный 8.5 дБ для QPSK.

В нашем случае энергетический выигрыш
равен 3дБ. Значит для
QPSKнам
необходимо будет обеспечить ОСШ = 8,5-3=5,5 дБ.

Оценим уровень мощности излучения
передающего устройства Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -
, Мощность передатчика рассчитывается по
формуле

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -,                           (1.1.4)

где Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -– чувствительность приемника, Lсум=133,79 дБ – уже рассчитанное затухание в
радиоканале для уровня вверх
ULОценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная - = 0дБ – коэффициент усиления передающей
антенны, Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная - 
= 18дБ – коэффициент усиления приемной
антенны.

Чувствительность приемника равна

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная - ,                                                              (1.1.5)

где  Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная - –
мощность шума на входе приемника, Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -
= 7 дБ- коэффициент шума приемника,  Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная - –
аналоговое ОСШ. Мощность шума

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -                                                                (1.1.6)

где
kОценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -Дж/K – постоянная
Больцмана,
T=293 K – шумовая температура, Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -– шумовая полоса приемника, которая равна
Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -
, где  Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -
эффективная полоса пропускания.

Аналоговое ОСШ определяется, как

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -                                                  (1.1.7)

где
Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -
– цифровое ОСШ = 5,5 дБ (как было сказано
выше),
 Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -
скорость передачи данных,

Эффективная
полоса пропускания вычисляется, как

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная - ,                                                                 (1.1.8)

где
M – позиционность модуляции.

Проведем расчет мощности передатчика и
чувствительности приемника для профиля QPSK.

По данным из таблицы ,  находим следующие параметры: Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная - 10 МГц, и число поднесущих p = 601.

Таблица 1.1.1. Значение
параметров
OFDM /QAM сигнала

Зная эффективную полосу пропускания,
можем найти скорость передачи данных.

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

Шумовая
полоса:

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

Мощность
шума на входе приемника:

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

Находим
аналоговое ОСШ:

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

Рассчитаем
чувствительность приемника для линии вверх
UL:

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

Мощность
передатчика для передачи одной поднесущей для линии вверх
UL:

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

Примечание:

Мощность передатчиков БС обычно не превышает
5-10 Вт на несущую. 

Мощность
передатчика для передачи всего сигнала для линии вверх
UL:

Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

Таким образом для вероятности битовой
ошибки Рв=10-4 для модуляции
QPSK
были рассчитаны чувствительность приемника и мощность передатчика для передачи
сигнала для линии вверх
UL.

1.2. Расчет зоны покрытия БС
и МС по модели COST231-Хата

Могенсен с соавторами предложил расширить модели
Окомура и Хата на частотный диапазон от 1,5 до 2 ГГц. В этом диапазоне
использование модели Окомура и Хата приводит к недооценке затухания сигнала.
Модель COST231-Хата справедлива для несущих частот в диапазоне от 1,5 до 2 ГГц,
высоте антенны базовой станции от 30 до 200 м, высоте антенны подвижной станции
от 1 до 10 м и расстоянию между ними от 1 до 20 км.

Модель позволяет оценивать затухание по формуле:

Lp = 46.3 33.9lg(f) – 13.831g(hb)
– a(hm) [44.9 – 6.55lg(hb)] lg r C (1.2.1)

где С
– постоянная: для средних городов и пригородных районов с умеренной
растительностью С = 0 и для центров крупных городов С = 3.

Данной формулой
можно пользоваться, если выполняются следу-

ющие условия:

 f: частота
несущей от 1500 до 2000 МГц;

– 
hb: от 30 до 200
м;

– 
hm: от 1 до 10 м;

– 
r
:
от 1 до 20 км.

Примем

f = 1880 МГц,

hb = 30 м,

hm = 3 м,

С=0

Найдем
поправочный коэффициент
a(hm) по формуле:

a(hm) = (1,1 log f0 – 0,7)·hm – (1,56 log f0 – 0,8)                                        (1.2.2)

a(hm) = (1,1 log 1880 – 0,7)·3 –
(1,56 log 1880 – 0,8) = 4,39

В
формулу (1.2.1) подставим значения:

133,79=
46.3 33.9
lg1880 – 13.831g30
– 4,39 [44.9 – 6.55
lg30] lgr
0,

Отсюда
находим дальность связи
r получим, что r = 1.62 км.:

 Рассчитаем площадь SeNB
покрытия трехсекторного сайта по формуле:
      
                                                                             Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -             (1.2.3)

 Оценка параметров зоны обслуживания сети LTE. Часть 1 - Исправленная -

Литература:

1. http://www.moluch.ru/archive/31/3562/

2. В.Ю. Бабков. «Подходы к планированию
и оптимизации сетей
LTE» –  Санкт-Петербург, 2021г.

3. http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/55071629/

4.
http://www.mforum.ru/arc/20210520_LTE_RNP_Varukina_180511.pdf

5.
http://resurs-servis.ru/shirokopolosnyj-dostup-elte/raspredelennaya-bazovaya-stantsiya-dbs3900

6.
http://network-journal.mpei.ac.ru/cgi-bin/main.pl?ar=1&l=ru&n=17&pa=6

7.
http://xreferat.ru/38/2101-4-tehnologiya-razmesheniya-bazovyh-stanciiy-svyazi-standarta-dcs-1800.html

8.
http://seoofis.ru/bazovaya-stanciya-huawei-dbs3900/

9.http://www.telecomnetworks.ru/vendors/airspan/basestation/air4gvshuawei/

10.
http://www.nmkrupin.ru/obwimax.html

11.
http://yota-inet.ru/publications/view/646

12.
http://ru-4g.livejournal.com/331813.html

13.
http://www.mforum.ru/analit/LTE.htm

14.
http://www.mforum.ru/news/article/097078.htm

15.
http://enterprise.huawei.com/fr/products/network/wireless/lte/hw-200717.htm

16.
http://450mhz.ru/mobile_hotspot/?id=166

17.http://www.uran.donetsk.ua/~masters/2021/fkita/zaporozhchenko/library/article_8.htm

Таблица 1: параметры моделирования.

10 МГц (50 RB)
Tapped delay line: EPA with 5 Hz Doppler frequency at link level, ETU at system level
2.5 ГГц
CQI 1-15
DLSIMO 1×2, MIMO 2×2/4×4
ULSIMO 1×2/1×4
DL2 OFDM символа на подкадр
ULне поддерживается
500 m
3-секторная сота, reuse 1
130.2 37.6log10(d(km))дБ
lognormal,СКО=8dдБ
46 дБм
Ещё про Yota:  Как выбрать портативный роутер 3G/4G/LTE | Маршрутизаторы 3G/4G | Блог | Клуб DNS

Для нисходящего канала были соделированы различные конфигурации многоантенной передачи, в том числе SIMO 1×2, MIMO 2×2, MIMO и 4 x 4.
Схема моделирования MIMO следует после открытой схемы пространственного мультиплексирования, как и рекомендованно в спецификациях 3GPP [16],
число кодовых слов 2, а число уровней равно числу передающих антенн, то есть, 2м и 4м.

Кроме того, кратные каналы между антенн были коррелированы.
Бsk учтен канал управления, следовательно, первые два OFDM символов в каждом подкадре были зарезервированы для управления
каналов. Были учтены сигналы канального уровня в деталях, но не были рассмотрены ни передача бродкастовой информации ни передача сигалов синхронизации.

В восходящем канале были рассмотрены две различные конфигурации многоантенной пердачи: SIMO 1×2 и SIMO 1x 4.
Кратные каналы между антеннами должны были быть некоррелированныхтакже как и восходящем канале.
На сегодняшний день стандарт LTE не поддерживает MIMO в восходящем канале, поэтому схема MIMO не моделировалась.

Было учтено однокодовое слово, как это и предусмотрено в характеристиках 3GPP[17].Кроме того, 12 из 14 доступных символов SC-FDMA в подкадрах
были зарезерервированы под зашифрованую информацию, остальные 2 были зарезервированы для эталонных сигналов, необходимых для оценки канала в приемнике.

Настройки моделирования проволились с учетом этих предположений и параметров, результаты моделирования приведены на Рис.3
для нисходящего канала LTE и на Рис. 4 для восходящего канала.

На обоих рисунках можно заметить, что максимальная пропускная способность не равна максимумам расчитаным ранее.
Причина можно объяснить так:
– использовалась полоса пропускания не 20 МГц, а 10 МГц,
– использовалась скорость кодирования 0,93 вместо 1
– управляющие сигналы в нисходящем канале принимались равыми 2 OFDM символам, а не 1.

В соответствии с результатами, приведенными на рисунке 3, в нисходящем канале, схема 4×4 MIMO дает гораздо лучшую производительность, чем
другие схемы для почти всех полезных границ SINR. Тем не менее,схема 2×2 MIMO не обеспечивает улучшение хаоактеристик до тех пока SINR достигает величины 15 дБ.

Ещё про Yota:  Ошибка аутентификации при подключении к Wi-Fi на Android (Андроид): что делать, советы по исправлению

Кроме того, можно наблюдать, что фактор улутшения максимальной пропускной способностиза счет применения схемы MIMO
далеко не равен числу антенн (2 или 4). Вместо этого максимальная пропускная способность умножается на 1,7 и 3,6 при применении
MIMO 2×2 и MIMO 4×4 соответственно. Улучшение происходит в основном за счет повышения числа эталонных сигналов, необходимых в системах MIMO.

В восходящем канале LTE, не происходит улучшения максимума пропускной способности при использовании большего количества антенн приемника.
Но SINR может быть улучшео.Этот выигрыш составляет около 5 дБ для пропускной способности 20 Мбит/с. Отметим, что в SIMO 1×4 максимальная
скорость достигается на 10 дБ раньше, чем в SIMO 1×2.

Частотные диапазоны lte

В таблице ниже приводятся частотные диапазоны для LTE при использовании FDD (Frequency Division Duplex) дуплекса, т.е. когда нисходящий и восходящий каналы передаются одновременно в разных частотных диапазонах. Также указывается с какого релиза LTE поддерживается каждый диапазон.

№   Частотный диапазон в восходящем (UL) канале, МГцЧастотный диапазон в нисходящем (DL) канале, МГцШирина канала, МГцРелиз
band_11920 — 19802110 — 21702×60Rel.8
band_21850 — 19101930 — 19902×60Rel.8
band_31710 — 17851805 — 18802×75Rel.8
band_41710 — 17552110 — 21552×45Rel.8
band_5824 — 849869 — 8942×25Rel.8
band_6830 — 840875 — 8852×10Rel.8
band_72500 — 25702620 — 26902×70Rel.8
band_8880 — 915925 — 9602×35Rel.8
band_91749.9 — 1784.91844.9 — 1879.92×35Rel.8
band_101710 — 17702110 — 21702×60Rel.8
band_111427.9 — 1447.91475.9 — 1495.92×20Rel.8
band_12699 — 716729 — 7462×18Rel.8
band_13777 — 787746 — 7562×10Rel.8
band_14788 — 798758 — 7682×10Rel.8
band_17704 — 716734 — 7462×12Rel.8
band_18815 — 830860 — 8752×15Rel.9
band_19830 — 845875 — 8902×15Rel.9
band_20832 — 862791 — 8212×30Rel.9
band_211447.9 — 1462.91495.9 — 1510.92×15Rel.9
band_223410 — 34903510 — 35902×80Rel.10
band_232000 — 20202180 — 22002×20Rel.10
band_241626.5 — 1660.51525 — 15592×34Rel.10
band_251850 — 19151930 — 19952×65Rel.10
band_26814 — 849859 — 8942×35Rel.11
band_27807 — 824852 — 8692×17Rel.11
band_28703 — 748758 — 8032×45Rel.11
band_29N/A717 — 72811Rel.11
band_302305 — 23152350 — 23602×10Rel.12
band_31452.5 — 457.5462.5 — 467.52×5Rel.12
band_32N/A1452 — 149644Rel.13
band_651920 — 20212110 — 22002×90Rel.13
band_661710 — 17802110 — 22002×60Rel.13
band_67N/A738 — 75820Rel.13
band_68698 — 728753 — 7832×30Rel.13

Следует отметить, что частотные диапазоны с 1-го по 14-ый совпадают с частотными диапазонами, которые используются сетями UMTS (Universal Mobile Telephone System). А также то, что в частотных диапазонах 13, 14, 20 и 24 восходящий канал передается на более высоких частотах, чем нисходящий.
Частотные диапазоны с номерами 15 и 16 определены для использования другими технологиями. Частотный диапазон 29 может использоваться только в случае с объединением несущих (Carrier Aggregation).

В таблице ниже приводятся частотные диапазоны для LTE при использовании TDD (Time Division Duplex) дуплекса, т.е. когда нисходящий и восходящий каналы передаются последовательно в одном и том же частотном диапазоне.

№   Частотный диапазон, МГцШирина канала, МГцРелиз
band_331900 — 192020Rel.8
band_342021 — 202515Rel.8
band_351850 — 191060Rel.8
band_361930 — 199060Rel.8
band_371910 — 193020Rel.8
band_382570 — 262050Rel.8
band_391880 — 192040Rel.8
band_402300 — 2400100Rel.8
band_412496 — 2690194Rel.10
band_423400 — 3600200Rel.10
band_433600 — 3800200Rel.10
band_44703 — 803100Rel.11
band_451447 — 146720Rel.13
band_465150 — 5925775Rel.13

Технология LTE поддерживает каналы различной ширины. В таблице ниже приводятся возможные варианты каналов, а также доступное количество ресурсных блоков в каждом из них (про ресурсные блоки)

LTE Channel Bands

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector