Методические указания (v. 0.5) к выполнению домашнего задания по сотовым системам связи (1186359), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

В этомслучае увеличения энергетики канала не происходит.k потерьEБСPG 2.N 0 M  N сект  4    Rсвязи  2 С  k Б  Tшэ(11)В формулах (10) и (11) использованы следующие обозначения:P– суммарная мощность передатчиков базовой станции;mмощн.– числи передающих антенн MIMO на базовой станциипередающих одинаковую информацию в за такт работы MIMO кода;G– коэффициент усиления антенн базовой станции, в расчетепредполагается, что все антенны БС одинаковые; – длина волны, в качестве длины волны выбирается средняя длинаволны для диапазона выделенных частот, допустимо использование17наибольшей длины волны из диапазона для обеспечения некоторойизбыточности по мощности;kпотерь– коэффициент потерь, вводится для учета потерь нараспространение сигнала от БС до АС в соответствии с моделью ОкамурыХата;M– число каналов БС либо сектора;С – скорость передачи информации;k Б – постоянная Больцмана;Tшэ – эквивалентная шумовая температура приемника.Отметим, что расчёт линии связи в случае использования MIMO неучитывает расположение отражателей при многолучевом распространении иметодику обработки сигнала, соответственно его результаты можно считатьдостаточно грубой оценкой.

Расчет с учетом особенностей распространенияи обработки представляет собой отдельную инженерную задачу, решениекоторой в настоящем домашнем задании не рассматривается.Коэффициент усиления антенн для базовой станции без секторногоразделения абонентов можно взять равным 3 дБ, для БС содержащей 3отдельных сектора – 5 дБ, для БС с 6-ю секторами – 7 дБ [6].189 Расчёт максимальной скорости передачи данныхПри уменьшении расстояния между абонентской и базовой станциями,улиниисвязипоявляетсяизбыточнойэнергетическийпотенциал,следовательно, увеличивается отношение сигнал шум, за счет этогоувеличения можно увеличить скорость передачи информации.Для увеличения скорости передачи данных можно варьировать числомбит в модуляционном символе b , типом и скоростью помехоустойчивогокодирования и режимами работы MIMO.

Полоса канала связи и прочиерассчитанные параметры при этом остаются неизменными.Для проведения расчета следует оценить изменение отношения сигналшум по формулам из раздела 8. После расчета нового отношения сигнал шумможно оценить допустимые требования к помехоустойчивому кодированиюи оценить скорость передачи данных с учетом приведенных изменений.Результаты расчёта следует привести в таблице и в виде графиказависимости скорости передачи данных, в зависимости от дальности, награфике также должна быть отмечена граница Шеннона [1], для большогоотношения сигнал-шум воспользуемся следующей апроксимацией:С  F  mMIMO  log 2 1  SNR   2  F  mMIMO  log2  N ур F Fканалаk защ,(12)mMIMO  min  mскор ,mприемников гдеC – скорость передачи данных,F – эффективна полоса канала связи,N ур – число уровней в канале связи (размер созвездия символьногокода),mприемников – число приемников в MIMO системе;mскор – количество передаваемых сообщений за период работы MIMOкода;min  а,b  – наименьшее из пары значений.1910 Разработка структуры сигналаДляполученныхданныхнеобходиморазработатьипривестиизображение структуры сигнала.

Структура включает длительность символасообщения, метод разделения абонентов в соте (секторе), метод разделениясот (секторов).Оценим количество режимов работы сотовой системы связи, для этоговоспользуемсяуравнениемШеннонаинамаксимальнойдальностиограничим нашу скорость через число уровней, вид скоростных режимовпоказан на рисунке 1.Рисунок 1 – Режимы работы канала связиДля расчета числа режимов можно воспользоваться следующейформулой:Ri  2  F  mMIMO  log 2  N ур  .(13)Число уровней должно соответствовать возможному типу модуляции, вдомашнем задании шаг изменения модуляции организован по числуразрядов, то есть:N ур  2n , n    0 .20(14)После подстановки возможных уровней можно получить искомуюзависимость, отметим что реализуемая скорость не превышает теоретическивозможную пропускную способность системы связи.Оценив все возможные режимы работы определить минимальный шагвремени в системе по формуле:такт 1НОК(  реж ) реж  log2 ( N ур,0 )  log 2 ( N ур ,1 )  K  log 2 ( N ур ,max )где,(15)НОК(  реж ) – наименьшее общее кратное множества битов на одинсимвол для всей совокупности используемых режимах.Оценим длительность одного символа модулированного сигнала,длительность символа будем полагать постоянной независимо от выбранногорежима работы системы:символа 1,F(16)при этом если используется TDMA или CDMA, то вместо эффективнойширины канала подставляется ширина частотного диапазона системы.При использовании FDMA требуется провести коррекцию длинысообщения, так как к символу добавляется циклический префикс, рисунок 2.Для расчета параметров циклического префикса необходимо увеличитьдлительность символа на максимальное время рассеяния, таблица 5, и учестьвозможность синтеза такого сигнала:символаFDMA   рмакс ;символаFDMA  k  такт , k  N ;символаFDMA  символа  символаFDMA .21(17)Рисунок 2 – Циклический префикс и его расположение в символеFDMA/OFDMДля CDMA системы необходимо учесть полосу работы системы иоценить реализуемость rake-приемника:символаCDMA   рср .(18)В качестве структуры сигнала необходимо рассчитать ширину иколичество частотных каналов, размер кодового ансамбля (для CDMA),длительность окон и кадров.

Изображение может быть трёхмерным f-f-t (дляFDMA) и двумерным f-t (для FDMA/TDMA).Пример изображения структуры сигнала для FDMA/TDMA показан нарисунках 3-4, Fd – канал данных, Fc – канал управления, первый индекс –номер базовой станции в кластере, второй индекс – номер канала в пределахбазовой станции. Выбор каналов для CDMA и TDMA производится согласнотребованиям к многопользовательскому доступу и правилам адресацииабонентов.22Рисунок 3 – Пример структуры каналов для FDMAРисунок 4 – Пример структуры каналов для CDMAПод Nk понимается число каналов соответствующего назначения, C –код, соответствующий указанному назначению.Разрабатываемая система связи предполагает кадровое разделениеинформации.

В домашнем задании рассматривается разработка структурыканала «вниз» соответственно необходимо сформировать параметры неменее чем двух каналов:– канала данных;– канала управления.Пример канала данных и канала управления приведены на рисунке 5.Для расчета параметров нашей системы необходимо рассчитатьследующие значения для кадровой структуры сигнала:23Tкадра/ окна с;Vmax  fc Tз  символа  ceil  рмакс  ; символа  ,  рмакс ,TCCК  k  символа , k  N;Tданных  l  символа ,l  N;где(19)ceil  A  – округление значения А в сторону ближайшего большегоцелого значения.Рисунок 5 – Пример структуры канала данных и канала управленияДля CDMA не требуется рассчитывать длину защитного интервала,однако необходимо оценить длину дополненных нулями символов до концапакета.Время рассеяния, вызванное многолучевым распространением сигнала,представлено в таблице 5.24Таблица 5.

Значения времени рассеяния для различных условий работы. рмакс , мксГород5…12Пригород1…7Здание0,1…0,5 рср , мкс1,50,5<0,1B, МГцскорость, кбит/с0,083660 – 830,41980 – 142>1,2510000 – 1980Для оценки длительности каждого блока в канале управлениянеобходимо оценить длительность каждого блока: ceil(log 2  Nаб   b  Bу Tадреса  символа  ceil ;k ПУ ceil(log2  N реж.ск.   b  Bу ;Tреж.ск.  символа  ceil k ПУ ceil(log2  N реж.м   b  Bу ;Tреж.м.  символа  ceil k ПУ,(20) ceil(log2  N кластера  Nсект   b  Bу ;Thandover  Tадреса  символа  ceil k ПУ ceil(log 2  N к   b  Bу Tканала  символа  ceil ;kПУгде:N реж .м – число режимов работы по мощности;N реж.ск . – число режимов по скорости;B у – база сигнала управления, так как в кадре управления не стоитзадача высокой скорости передачи данных можно брать базу сигналауправления как соответствующую максимальной используемой в системе,так и 1, что соответствует BPSK кодированию.Вместо отдельного блока вызова абонента допускается учет вызоваабонента в блоке номера ответного канала, если номер ответного каналасоответствует каналу управления – производится опрос абонента на егоналичие, если это канал данных – полагаем что это вызов.25В случае если блока вызова выделен как отдельная информация, егодолжно составлять целое число символов, выбираемое согласно логикеработы системы.Дополнительно к обязательным частям системы управления и передачиданных необходимо разместить пилот-сигнал, для этого необходимо оценитьего минимальную длительность: ceil(log2  Nбит/ блок   b  Bреж.ск.

Tpilot  символа  ceil ;kПУ ,T  k  символа , k  N. pilotгде:(21)B реж .ск . – базой сигнала соответствующая режиму скорости передачиданных.Расположение пилот-сигнала допустимо в следующих вариантах:– в начале кадра управления абонентами для всех абонентов, тогдапилот сигнала считается общим для всех абонентов кадра управления идопустимо использовать наибольшую базу сигналов в системе;– в начале блока управления для соответствующего абонента, в этомслучае база сигнала должна соответствовать режиму скорости длясоответствующего абонента, а выделяемый в кадре временной ресурссоответствует наименьшей возможной;– в начале кадра данных, соответственно база соответствует режимускорости, однако необходимо размерблока данныхсоответственносократится.Послепостроенияструктурыканаловуправленияипередачинеобходимо оценить параметры группировки кадров, для этого следуетпровести группировку кадров.

Характеристики

Список файлов домашнего задания