Методические указания 0.4 к выполнению ДЗ по ССС (1107616)
Текст из файла
Московский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаФакультет «Радиоэлектроника и лазерная техника»Кафедра «Радиоэлектронные системы и устройства»Электронное учебное изданиеМетодические указания к выполнению домашнего задания по дисциплине«Сотовые системы связи»Расчёт системы сотовой связи(предварительная версия)Москва 2018 г.СОДЕРЖАНИЕВЕДЕНИЕ ...................................................................................................... 31 Исходные данные и их анализ ................................................................. 42 Оценка помехоустойчивости системы .................................................... 63 Расчёт полосы канала связи ..................................................................... 74 Выбор многопользовательского доступа и разделения на соты ..........
95 Выбор частотного диапазона ................................................................... 106 Расчёт количества базовых станций ........................................................ 107 Оценка потери на распространение сигнала. Модель ОкамурыХата. ....................................................................................................................... 138 Расчёт энергетики линии радиосвязи ......................................................
159 Расчёт максимальной скорости передачи данных ................................. 1610 Разработка структуры сигнала ............................................................... 1711 Правила оформления............................................................................... 18ВЕДЕНИЕЦельдомашнегозаданияявляетсяознакомлениестудентовсосновными принципами расчёта сети сотовой связи.Послевыполнениядомашнегозаданиястудентыполучатпредставления о логике расчета системы сотовой связи для заданнойместности.
В ходе расчета оцениваются требования к диапазону частот,количество и параметры базовых станций, необходимое для покрытиятерритории с заданным населением.В ходе работы над домашним заданием проводится анализ и выборструктуры сигнала применяемого в рассчитываемой системе, рассчитываетсяэнергетика радиолинии базовая станция – мобильная станция, производитсяоценкапомехоустойчивостидлявыбранноймодуляцииипомехоустойчивого кодирования.Домашнее задание выполняется индивидуально каждым студентом,рекомендуется для расчётов использование вычислительных средств соспециализированными программными продуктами (MathCAD, Matlab).1 Исходные данные и их анализВ соответствии с вариантом задания исходными данными для расчетасотовой системы связи в домашнем задании являются:– тип местности;– размеры территории (длина L1 и ширина L2), км;– численность местного населения Nаб, тысяч человек;– эквивалентная шумовая температура приемника в БС и АС, Tшэ К;– высота расположения БС, HБС, м;– совокупные потери на обработку сигнала в БС и АС, Lобр, дБ;– размерность MIMO системы (количество передатчиков Nпер иколичество приемников Nпр);– скорость передачи данных (условно гарантированная) С, кбит/с;– вероятность отказа, нормированная к 10-9;– вероятность ошибки на бит, нормированная к 10-9.Количество абонентов и размеры территории позволяют оценитьплотности населения.Тип местности и плотность населения влияют на активность абонента,соответственно по мере увеличения количества и активности абонентовувеличивается число базовых станций для покрытия данной территории.Диапазоны значений активности абонентов в зависимости от типаместности приведены в таблице 1.Взависимостиотактивностиабонентовследуетучитыватьрасположение базовых станций, с ростом числа абонентов и их активностинеобходимо уменьшать расстояние между базовыми станциями (БС).
Так вгородской местности обычно применяется большое число маломощных БС.Для сельской местности обычно зона обслуживания одной БС близка кмаксимально допустимой, что позволяет обслуживать как можно большуютерриторию.Применение MIMO антенных систем размерностью m n позволяетувеличить пропускную способность системы за счет некоторого увеличенияэнергетического потенциала при декодировании сигнала и возможностьюподавления помех вызванных многолучевым распространением сигнала.Таблица 1.
Типовые значения активности абонентов в зависимости отместности.Тип местностиСельская местность, деревниКрупные транспортные узлы и магистралиНебольшие поселения, села поселкиНебольшие города, в том числе поселки городского типаКрупные городаБизнес центрыАктивность абонентов.1…3%2…5%3…6%4…7%5…8%6…10%Антенные системы и системы кодирования MIMO применяются взависимости от местности: в городской среде MIMO применяется дляуменьшения количества БС в зоне городской застройки и увеличении зоныпокрытия, в сельской местности MIMO применяют крайне редко и обычнодля повышения скорости передачи информации.Под скоростью передачи данных понимается минимальная скорость,обеспечиваемая при подключении абонента, то есть такую скорость ССобеспечит при максимальном допустимом числе активных абонентов.Вероятность отказа в соединении – предельное значение для системы,рассчитанное по формуле Эрланга.
Вероятность ошибки на бит задается вкачестве характеристики помехоустойчивости канала связи с учетоммодуляции и выбранного при расчете помехоустойчивого кодирования.Целью расчёта сети сотовой связи является удовлетворение всемпараметрам,заданным взадании,атакжерекомендациямданныхметодических указаний. При расчете следует минимизировать число базовыхстанций и ограничить суммарную мощность передатчиков базовой станции10…50 Вт.Расчёт сети следует проводить итерационным методом, то естьпровести предварительный расчет, оценить характеристики, провестикоррекцию параметров по необходимости, повторно оценить характеристикисистемы и так далее, до достижения требуемых в задании характеристик.2 Оценка помехоустойчивости системыПри построении СС следует выбрать с размер кода символа и типапомехоустойчивого кодирования.Рассмотрим задачу выбор метода помехоустойчивого кодирования,если скорость передачи информации невелика, не более 20-26 кбит/с, тонеобходимо использовать сверточное кодирование, если скорость передачибольше, следует использовать турбо-кодирование.Значения помехоустойчивости для различных видов модуляции,вероятности ошибки на бит, избыточности и способа кодированияпредставлены в таблице 2.
В таблице 2 «Св» обозначено сверточноекодирование, «Т» – турбо-кодирование.Таблица 2. Помехоустойчивость для различных типов кодирования.ТипкодированияQPSK(BPSK)8PSK16QAM64QAM256QAMВер-тьошибки набит10-410-510-610-710-810-410-510-610-710-810-410-510-610-710-810-410-510-610-710-810-410-510-610-710-81/2СвТ3,6 1,54,3 1,74,8 1,95,3 2,25,8 2,77,2 5,17,95,38,45,58,95,89,46,37,6 5,58,35,78,85,99,36,29,86,712,1 1012,8 10,213,3 10,413,8 10,714,3 11,216,9 14,817,6 1518,1 15,218,6 15,519,1 16Помехоустойчивое кодирование2/33/45/6СвТСвТСвТ4,1 2,3 4,7 2,8 5,1 4,14,8 2,6 5,3 3,2 5,7 4,35,3 2,7 5,9 3,4 6,4 4,45,8 2,9 6,4 3,7 6,9 4,66,3 3,4 6,9 4,1 7,357,7 5,8 8,3 6,4 8,7 7,78,46,28,96,89,37,98,96,39,571089,46,5107,3 10,5 8,29,9710,5 7,7 10,9 8,68,1 6,2 8,7 6,8 9,1 8,18,86,69,37,29,78,39,36,79,97,4 10,4 8,49,86,9 10,4 7,7 10,9 8,610,3 7,4 10,9 8,1 11,3912,6 10,7 13,2 11,3 13,6 12,613,3 11,1 13,8 11,7 14,2 12,813,8 11,2 14,4 11,9 14,9 12,914,3 11,4 14,9 12,2 15,4 13,114,8 11,9 15,4 12,6 15,8 13,517,4 15,5 18 16,1 18,4 17,418,1 15,9 18,6 16,5 19 17,618,6 16 19,2 16,7 19,7 17,719,1 16,2 19,7 17 20,2 17,919,6 16,7 20,2 17,4 20,6 18,37/8СвТ5,6 5,26,2 5,36,8 5,47,4 5,67,8 5,99,2 8,89,88,910,49119,211,4 9,59,6 9,210,2 9,310,8 9,411,4 9,611,8 9,914,1 13,714,7 13,815,3 13,915,9 14,116,3 14,418,9 18,519,5 18,620,1 18,720,7 18,921,1 19,23 Расчёт полосы канала связиРаспределениечастотногоспектравРоссийскойФедерациирегулируется государственной комиссией по радиочастотам (ФЗ № 126 от03.07.2003, ред.
03.08.2018). Во всем мире распределение частотного спектрадля различных целей использование производится соответствующимикомиссиями. Так как для выделения частотного диапазона для системытребуется достаточно сложное обоснование и согласование целесообразноначинать расчет системы сотовой связи с оценки требований системы кполосе канала связи.Независимо от выбираемого способы многостанционного доступасистема будет строго ограничена по частотному ресурсу, который будетделиться между каналами связи абонентской станции (АС) и базовойстанции.
Таким образом, следует оценить требования, которые предъявляет кчастотному ресурсу один канал АС-БС. Частотный ресурс, выделяемый наодин канал связи принято называть полосой канала связи, это связано систорическим распространением частотного разделения каналов (FDMA).Полоса канала связи для базовой станции рассчитывается на основанииследующего соотношения:Fканала kзащ C b B,k ПУ m(1)где С – скорость передачи информации, k ПУ – отношение объема полезныхданных к передаваемым с учетом помехоустойчивого кодирования, b – числобит несущего кода на один информационный бит при выбранном типемодуляции, m – размерность MIMO на передающей стороне, если технологияприменяется для увеличения пропускной способности, B – база сигнала,обратное значение индекса модуляции (сколько чипов идет на один битнесущего кода), k защ – коэффициент расширения полосы для обеспечениятребуемого уровня помехи при использовании соседний каналов, для фазокодовой манипуляции равен 2, для иных видов модуляции определяетсяпутем анализа спектра сигнала, в расчете допускается выбирать значение вдиапазоне [1,5; 2].Для расчета полосы канала необходимо выбрать это скорость передачис помехоустойчивым кодированием и число бит в символе.
Обычно встандартах сотовой связи помехоустойчивое кодирование описываетсяотношением полезной информации к общему объему передаваемойинформации и составляет 1/2, 2/3, 3/4 , 5/6, 7/8, таким образом можнооценить требуемую скорость передачи символов.Выбор количества бит на символ определяется в соответствии свыбранным методом кодирования передаваемой информации, для кодовойманипуляции это размер созвездия кодов, например, Грея или Уолша.В результате для выбранных технических решений можно оценитьпомехоустойчивостьсистемы,онадолжнасоднойстороныбытьнаибольшей, а с другой – необходимо эффективно использовать частотныйдиапазон.Сростомразмерностикластеранеобходимоувеличиватьпомехоустойчивость, даже ценой потери скорости, так как соседниедиапазоны частот с высокой долей вероятности также используются дляпередачи данных, для малых же кластеров использование значительнойпомехоустойчивости ведет только к ухудшению характеристик.Для сот секторного типа размер кластера следует умножить на числосекторов, за исключением случая размерности кластера, равной 1, так как всясеть работает на одной частоте.В таблице 3 приведены максимальные значения помехоустойчивостидля заданного размера кластера и высоты расположения БС.Таблица 3.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
