Феер К. Беспроводная цифровая связь (2000) (1151861), страница 71
Текст из файла (страница 71)
выделенных каждой соте, кан./сот а ! ,а;.М!! ,:. йЬ Число аБонентов, обслуживаемых системой на единицу площа ди — емкость системы, абон /мз Число каналов, выделенных всей системе 'уз' .~ф Радиус соты Кодовая скорость 2 ,.ф:"::- Площадь покрытия соты, м" /сота ,'зУ. Полоса частот всей системы, Гц 9.5.1. Определение спектральной эффективности сотовьи систем Вначале определим спектральную эффективность сотовых систе м путнои подвижной радиосвязи В этих системах вся зона обслужи ...,Жия покрывастся множеством маленьких сот и одно и то же множество ., ЗГГот многократно используется в каждой группе сот, разнесенных в (1йчМйтранстве, как показано на рис 9 9 1 Общая спектральная ффективны:: 9! эрл/(Гц м ), определче! , Г.Е;:.-.Шуеьцны ОбраЗОМ (9 6.1) пс~!!пг пг = ! !'В 409 ', .э' ланг (зрл), международная безразмерная единица телефонного Р ьфика, часто используется при оценке емкости Гдиницы измерения 'нг и эрланг/абонент введены в честь датского инженера телефон- ' '"связи А.К.
Эрланга Один зрлзнг определяется как один поступив. 'й вызов за час с продолжительностью соединения, равной одному ""у Таким образом (917), 5 1- Приз'ер Рззмеотения маленьких сот (структура из ш г сот, /У = 13). В заштрихованных сотах ислользуетс» одна и тз же частота, поскольку они за~имают одинаковое положение в соответствующих группах Из этого определения следует, что общая спектральная эффектна.
ность есть пространственная плотность трафика на единицу полосы ча. стог. Считая, что каждая группа состоит из а/ сот и каждой соте выде ляется одинаковое количество каналов, получаем, что п,д .=. тт,уз//тт, где п,тв — общее количество каналов, выделенных всей системе и одре деляемое как где /з, ( ц/канал, — частотный разнос каналов Подставляя (9 5 9) и (9.5.3) в (9.5.1), получаем выражение для т)т в следующем виде. Из подобгюго представления следует, что общая спектральная эффективность г1т есть произведение трех величин: где г/,, тВ и 53 — элементарные спектральные эффективности относительно пространства, частоты и времени соответственно Емкость и эрланги Количестьо абонентов, обслуживаемых си. стемой, или емкость системы, является другим полезным показателем эффективного использования спектра Если считать, что географическое рзспределыще графика (телефонной нагрузки) внутри зоны обслу.
живания однородно, то емкость системы пропорциональна количеству абонентов на единицу площади Напомним, ~то количество эрланг в ~ас наибольшеи нагрузки рас"тывается следующим образом (время обслуживания вызова выра' тся в часах) Нагрузка в эрлангах =- (число вызовов ь час наибольшей нагрузки) х (среднее время соединения) ';!)", ПРимер 9.5.1. Установлено соединение гггт телефонному каналу е те эение 23 . Это соединение удерживается непрерывно для обеспечения межкомпьютерной ' ' и со скоростью передачи /ь —.
9600 бит/с. Какова нагрузка (график) ь зрлзнгзх метккомпьютерной линии святит Решение примерз 9.5.1 Нагрузка этой линии лередзчи данных з эрлен ,л рае ... Трафнк =. (1 вызов)(23 мнн/1 ) .—. (1 вызов)(23 мнн/60 мнн) —: 0,333 эрл з)гз-.Ваданнвя скорость передачи дзнньж несущественна при вычислении нагрузки И'„выраженной в эрлангах График полностью определяется продолжитель ю вызова.
(Збоэнзчая трафик одного абонента ь мс наибольшей нагрузки и создаваемый к соты как аз„ь, зрл/а н ~, .„,, э л/абонент, о„а, эрл/сота, соответственно, количество збо ов на единицу площади Мэ,ь, абонент/мз, можно определить по формуле /э;,ь .— — ' — '- —. (9 5.3) Создаваемый график соты (а„п), связан с обслуживаемым графиком (п,гааз) ээщиь" выражением тт аз (9 5 9) э;,а -= 1 — В , В обозначает вероятность блокирования вызовов. г юдстзвл я ( ) я (9.5 9) ь Г9.5 6) и 'вяьзуя (9.5.1), гьлкно начислить /гззь по формуле и' (9.5 10) '= а..ь(1-.В) ' ' Как Уэ, з,зь, и  — Уже опРеделенные паРаметРы системы, то мзксимизэ , ',емкости системы можно свести к проблеме максигзизации от зтз проблмлз в рассматривается подробно 9.5.2.
Методы аффективного использования спектра Выражение (9.5 4) показывает, что эффективное использоьание ...- „р ,'вкт а может быть достигнуто увеличением т)„т)/ и гд. Для этой цели 411 зк. используются соответственно следующие три метода: 1) многократное географическое повторное использование частот (уменьшая Лг и 5), 2) узкополосная передача (уменьшая /,) и 3) многоканальный доступ предоставлением каналоэ по требованию (уэеличиэая а,). Теперь рас.- смотрим каждый из методов более подробно.
9.5.2.1. Географическое повторное использование каналов В случае идеального гексагонального размещения сот, как показано на рис. 9.5.1, количество сот э группе равно (д 1) где гг и Π— радиус единичной соты и интервал повторного использоаания каналов соответственно. Считая, что и сигнал и помеха подэержены некоррелироаанным замираниям из-за многолучеэости и имеют локальные средние значения, обратно пропорциональные дальности распространения э степени а, отношение /2/г1 определяется иэ следующего выражения (9.5 1?) где Му и Л„,р обозначают соответственно энергетический запас на замирания, исходя из допустимой вероятности потери саяэи э зоне обслужиэания из-за логарифмически нормального затенения, и пороговое значение С/1 при эаданнои Р,.
Результаты экспериментальных полеаых испытаний показывают, что э обычных условиях для сухопутной подвижной радиосвязи диапазонов ВЧ/СВЧ о может принимать значения от 3 до 4. Используя уравнения (9.5.11) и (9 5 12), получаем соотношение между /т' и МуЛп р э следующем виде Л (1+ (М Л )1/э)2 1 (9.5 13) где /т' принимает дискретные значения 3, 4, 2, 9, 12, 13,.... Следоеа тельно, уменьшение Лг может быть достигнуто путем обеспечения более эысокои помехоустойчиэости по отношению к СС/, т.е за счет снижения Ла р Методы пространстэенного или поляризационного разнесения, которые могут уменьшать влияние многолучеэых замираний без расширения ширины полосы передачи, являются наиболее зффектиэными для этой цели Кодирование с прямым исправлением ошиБок(ЕЕС), которое может расцениваться как некоторый эид разнесения эо времени, также зффектиэно, хотя оно добавляет некоторую избыточность э последоэа тельность передаваемых данных и требует расширения полосы передачи Следовательно, существует оптимальная кодоэая скорость с точки ' 'ия максимальной спектральной эффективности, которая достига"'компромиссом между эысокоплотным географическим поэторным " льзоэанием каналов и уэкополосностью передачи '",~юКроме того, вполне очевидно, что покрытие с более мелкими со'и и пониженной мощностью передатчика приводит к уменьшению "'щади отдельной соты б э (9 5.5).
Однако при уменьшении 5 необ'эимо увеличивать количество баэоэых станций. Соотаетстэенно пло"' 'ь отдельной соты 9 должна быть оптимиэироэана с точки зрения , ' Мости эсен системы. ~;:.'9.5.2.2. Узкополосная передача При услоэии, что э системе с:розой сухопутной подвижной радиосвязи используются кодирование аачника со скоростью /ы модуляция со спектральной эффектианостью "2',н кодирование с прямым исправлением ошибок и кодовой скоростью ":"10 с Рс ( 1), частотный разнос каналов определяется формулой с- /, = — '+2Ь/, (9.5.14) пЖ, й';,2з/ — нестабильность несущей частоты. Чтобы получить узкопо' 'н ю передачу или увеличить пг, необходимы низкоскоростное кодиу ''ание источника (уменьшение /а), модуляция с высокой спектральной фектиэностью (уэеличение гп), кодирование с прямым испраэлением 'бок и большой кодоэои скоростью (Рт, — 1) и стаБилизироэанны "эраторы несущен частоты (Ь/ -ч О) ;:::Для эффективного испольэоэания спектра необходимо низкоско " гное кодирование источника, не требующее очень низких значени "еятности Р„так как э протиэном случае потребовалась бы чрезмер ''высокая защита от эоздеистаия соканальных помех ССХ.
::„:",' Таким образом, большое значение коэффициента географическо ,'лоэто ного использования каналов трудно обеспечить Для коди р '""ения ечи э настоящее время раэраБатыэается ряд низкоскоростны р доэ (менее 32 кбит/с), каждый из которых требует умеренных эна ;"" ий Р, (от 10 а до 10 ) э целях обеспечения эысококачестэенно 'лефонной связи -';:::. Для уменьшения полосы передачи, т е увеличения гбн можно был использоэать аид модуляции с поэышенной спектральной зффе постыл гп Однако при этом требуется более высокая степень за х о 4))иты от СС1, т е большее значение Л„„, э выражении (9 5,11), что тт1зиэодит к уменьшению 0, Следовательно, спектральная зффектиаь модуляции гп должна быть оптимизирована с целью достижея компромисса между узкополосностью передачи (уэеличением гд) , '::большим коэффициентом географического повторного использоеания надое (уаеличением 0,) Чтобы получить узкополосную передачу, желательно еогбще не ,/Рименять кодироэание с прямым исправлением ошибок (зыбрать — 1) Однако кодироэанне с прямым исправлением ошибок, которое ,.' жег улучшить зависимость Р, от С/! или увеличить защиту от помех по соседним каналам приема, является эффективным способом дости жения высокого коэффициента географическего повторного использо ванин частот, т.е увеличения 9, за счет расширения полосы переда щ Следовательно, кодовая скорость В, также должна быть оптимизироза на для максимизации полной спектральной эффективности, Самс собой разумеется, что для увеличения гВ необходимо доби ваться как можно более ыясокой стабильности несущей частоты Это одна из наиболее важных и трудных проблем реализации миниатюрного перестраиваемого по гастоте приемопередатчика подвижной радиостан ции с высокостабильным генератором несущей частоты.
Перестраивае мыи по частоте приемопередатчик подвижной радиостанции необходщ. для реализации многоканального доступа с предоставлением каналов по требованию, которыи увеличивает гВ (9.5.6) Для этой цели широко используются синтезаторы частоты с ФАПЧ 9.5.2.3. М о н гоканальныйдоотуп Многоканальный доступ с л е д ставлением каналов по требованию, который позволяет совместно иг- о ре пользовать каналы а режиме разделения времени и увеличивает трафик ас, о служиваемыи каналом, позволяет увеличить значение Ог в (9.5 7) Для реализации многоканального доступа могут использоваться влек тронные центральныи процессор со схемой управления по встроенной программе и управляемый микропроцессором перестраиваемый по чз стоте приемопередатчик подвижнои радиостанции С помощью форгяу лы В Э ланга 1190, 7 Эр Г 90, 19Ц можно показать, что при использовании обы ~ ных схем управления многоканальным доступом довольно легко дости щ значении л, — — 0,7...0,9 при максимальном значении а .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
