Расчет бюджета радиолиний системы WCDMA

Глава 3. Планирование зоны обслуживания и пропускной способности радиосети UMTS

3.1 Основные этапы планирования радиосети UMTS

Как правило, планирование радиосети включает в себя несколько этапов. Как и в сетях второго поколения они могут быть разделены на 3 фазы: начальное планирование(расчет, постановка целей), детальное планирование радиосети и работы по оптимизации. В сотовых системах, в которых все каналы связи в воздушном интерфейсе работают на одной частоте(WCDMA), количество одновременно обслуживаемых пользователей влияет на уровень шумов в системе. Следовательно, планирование зоны обслуживания и емкости радиосети UMTS не могут быть отдельными этапами планирования, в отличие от планирования радиосети GSM, где эти два этапа могут четко разграничиваться. В системах третьего поколения важную роль начинают играть сервисы по передаче данных. Множество различных сервисов требуют обширного процесса планирования учитывающего особенности каждой из предоставляемых услуг. Такими особенностями являются, например, разные требования к качеству обслуживания(QoS) для каждого сервиса. Ранее при планировании систем второго поколения предоставляющих услуги голосовой связи, было достаточно определить покрытие и вероятность отказа. но со временем все более и более важным становится определение вероятности обслуживания для абонентов находящихся в помещении или в автомобиле. В случае планирования UMTS данная проблема чуть более многомерна. Для каждого конкретного вида услуги необходимо определение и соответственно выполнение требований к качеству обслуживания(QoS target). На практике данное означает, что самые строгие требования должны определять плотность расположения базовых станций.

Также есть и общие аспекты в планировании зон обслуживания радиосетей GSM и UMTS. В обеих системах как восходящая радиолиния(uplink) так и нисходящая радиолиния(downlink) должны быть проанализированы. При планировании сети GSM необходимо добиваться баланса, то есть допустимые потери на трассе вверх и вниз должны быть одинаковыми. В UMTS одна из радиолиний может быть нагружена сильнее чем другая, следовательно эта линия будет ограничивать емкость и зону обслуживания соты. Расчеты связанные с распространением радиоволн, в основном одинаковы для всех технологий радиодоступа, с той лишь разницей что используются разные модели распространения. Еще одна общая черта это необходимость оценки уровня помех. В случае WCDMA это необходимо для анализа чувствительности приемников и нагрузки,

в TDMA это основа частотного планирования.

Предварительное планирование представляет собой первую приблизительную оценку требуемого числа сетевых элементов(конфигурация, количество базовых станций) и их соответствующую емкость. Данный этап включает в себя как планирование сети радиодоступа так и базовой сети. В данной дипломной работе рассматриваются конкретно методы планирования радиосети. Задача начального этапа планирования это рассчитать необходимую плотность расположения базовых станций и их конфигурацию для определенной территории. Данный этап включает в себя расчет бюджета радиолинии, оценку емкости сети, анализ покрытия, и как результат количество необходимого оборудования. Распределение нагрузки сети по различным сервисам, распределение трафика по территории и требования к качеству обслуживания являются исходными данными для расчета.

Таблица 3.2. Типичные значения величины запаса на быстрые замирания

Тип абонента, скорость перемещения	Типичная величина запаса на быстрые замирания
Небольшая скорость (3 км/ч)	3-5 дБ
Средняя скорость (50 км/ч)	1-2 дБ
Высокая скорость (120 км/ч)	0.1 дБ

Рассчитаем допустимые потери на трассе для восходящей и нисходящей линии. Расчет произведем для услуги требующей скорости передачи данных в нисходящей и восходящей линии 384 кбит/c.

Расчет восходящей радиолинии. Расчет осуществляется в несколько этапов.

1.Минимально допустимая мощность сигнала на входе приемника БС определяется из (3.8):

P_прбс(дБмВт)= P_ш(дБмВт)+ (E_b/N₀)_треб(дБ) – G_обр(дБ),

где (E_b/N₀)_треб– требуемое значение E_b/N₀_,

G_обр – выигрыш от обработки,

P_ш – мощность собственных шумов приемника.

Для анализа выбран тип оборудования БС Nokia Flexi WCDMA BTS. Коэффициент шума приемника данной базовой станции менее 3 дБ. Для расчета примем Kш=3 дБ.

Мощность шумов приемника БС из (3.7):

P_ш = N+K_ш=-108, 2+3=-105, 2 дБмВт.

Минимально допустимое значение E_b/N₀на входе приемникадля данного типа сервиса составляет 1.7 дБ при скорости абонента 3 км/ч.

Выигрыш от обработки составляет:

G_обр =10log(R_чип/R_польз)=10log(3, 84∙ 10⁶/384∙ 10³)=10 дБ,

R_чип-чиповая скорость стандарта UMTS, 3, 84∙ 10⁶ чип/c,

R_польз- скорость передачи данных пользователя, 384000 бит/c.

Также, как описывалось выше, необходимо учесть выигрыш за счет мягкого хендовера и запас на внутрисистемные помехи. Величину выигрыша примем равной G_хо=2 дБ. Величину запаса на внутрисистемные помехи определим из выражения (3.9). Величину относительной загрузки соты для начального расчета примем равной 50%. Допустимым значением величины относительной загрузки соты считается 50%. Выбор этой величины обусловлен следующими соображениями:

· Неустойчивость работы системы управления мощностью при нагрузках превышающих 75%, которая проявляется в попытках осуществления больших корректирующих воздействий регулировки мощности в качестве реакции на небольшие быстрые изменения нагрузки.

· Необходимостью резервирования 30% ресурсов емкости соты для процедур мягкого хэндовера.

Запас на внутрисистемные помехи равен:

L_п =-10∙ log₁₀(1-0.5)=3 дБ.

С учетов вышеуказанных факторов, минимально допустимая мощность сигнала на входе приемника БС равна:

P_прбс=P_ш + (E_b/N₀)_треб– G_обр + L_п – G_хо =-105, 2+1.7-10+3-2=-112, 5 дБмВт.

2.Требуемая мощность принимаемого сигнала определяется выражением:

P_пр=P_прбс + L_фидер –G_бс + L_ff =-112, 5 +3-18+3=-124, 5 дБмВт,

где L_фидер - потери в фидере, дБ. Как правило, длина и тип фидера выбирается таким образом, чтобы значение затухания в нем составляла не более 3 дБ;

G_бс– коэффициент усиления антенны базовой станции, дБ. Для расчета примем G_бс=18дБ, типичное для секторных антенн базовых станций;

L_ff –запас на быстрые замирания, дБ. Значение L_ff примем равным 3 дБ.

3. Эффективно излучаемая мощность мобильной станции определяется выражением:

P_измс=P_мс+G_мс - L_тело=21+0-0=21 дБмВт,

где P_мс – мощность передатчика мобильной станции. Для расчета взята минимальная мощность мобильной станции определенная стандартом(класс 4 – 21 дБмВт);

G_мс – коэффициент усиления антенны базовой станции, принята равной 0 дБ;

L_тело– потери на затухание в теле абонента. Для расчета L_телопринимают равным 3 дБ. Необходимо заметить, что как правило, потери на затухание в теле учитываются для голосовых типов услуг, и могут не учитываться для услуг по передаче данных. В данном случае L_тело=0 дБ.

4. Максимально допустимые потери на трассе равны:

L= P_измс- P_пр=21+124, 5=145, 5 дБ.

Расчет нисходящей радиолинии также осуществляется в виде последовательных этапов.

1. Минимально допустимая мощность сигнала на входе приемника МС определяется аналогичным выражением(как и для БС):

P_прмс(дБмВт)= P_ш(дБмВт)+ (E_b/N₀)_треб(дБ) – G_обр(дБ).

Приемник мобильной станции более простой, чем приемник БС, в нем используются более простые компоненты, следовательно, его коэффициент шума выше. Стандартом коэффициент шума приемника МС должен иметь значение < 9 дБ. Для расчета примем Kш=8 дБ.

Мощность собственных шумов приемника МС:

P_ш = N+Kш=-108, 2+8=-100, 2 дБмВт.

Минимально допустимая мощность сигнала на входе приемника МС с учетом запаса на внутрисистемные помехи и выигрыш от мягкого хэндовера равна:

P_прмс=P_ш + (E_b/N₀)_треб– G_обр – L_п – G_хо =-100, 2+4, 8–10+3-2=-104, 4 дБмВт,

где (E_b/N₀)_треб-минимально допустимое значение E_b/N₀на входе приемникадля данного типа сервиса составляет 4.8 дБ при скорости абонента 3 км/ч;

G_обр =10log(R_чип/R_польз)=10log(3, 84∙ 10⁶/384∙ 10³)=10 дБ;

R_чип-чиповая скорость стандарта UMTS, 3, 84∙ 10⁶ чип/c;

R_польз- скорость передачи данных пользователя. 384000 бит/c;

L_п– запас на внутрисистемные помехи. Примем что сота в нисходящей линии загружена также как и в восходящий. L_п=3 дБ;

G_хо–выигрыш за счет мягкого хендовера примем также 2 дБ.

2.Требуемая мощность принимаемого сигнала определяется выражением:

P_пр=P_прмс + L_тело –G_мс + L_ff =-104, 4+0-0+3=-101.4 дБмВт,

где L_тело– потери на затухание в теле абонента. Для услуг по передачи данных L_тело=0.

G_мс – коэффициент усиления антенны мобильной станции, дБ. Значение G_мспринято равным 0 дБ.

L_ff –запас на быстрые замирания, дБ.

3. Эффективно излучаемая мощность БС:

P_избс=P_бс+G_бс – L_фидер=40+18–3=55 дБмВт,

где P_бс – мощность передатчика базовой станции на кодовый канал. Для данного типа сервиса величина максимальной мощности передатчика на кодовый канал составляет 40 дБмВт[параметры оборудования Nokia];

G_бс – коэффициент усиления антенны базовой станции;

L_фидер– потери обусловленные затуханием в фидере.

4. Допустимые потери на трассе:

L= P_избс- P_пр=55+101.4 =156.4 дБ.

В данном расчете не учитывались затенения сигнала препятствиями(здания, деревья и.т.д.), затухания вносимые стенами зданий для абонентов находящихся внутри помещений. Величина этого запаса влияет на величину вероятности обслуживания в соте.

Статистический анализ измерений уровня принимаемого радиосигнала показывает, что величина потерь L, в каждой конкретной точке между базовой и мобильной станцией на любом расстоянии может рассматриваться как случайная величина которая подчиняется нормальному гауссовскому распределению относительно среднего значения потерь.

L(d)[дБ]=Lср(d)[дБ]+Xδ [дБ]

Где Xδ – случайная величина, имеющая нормальное распределение, со средним значением ноль, среднеквадратическим отклонением δ.

P_пр(d)=P_прд– L(d) [дБ].

Для нахождения вероятности обслуживания в соте необходимо задать величину среднеквадратического отклонения, степень потерь модели распространения n. В случае, если необходимо учесть обслуживание абонентов внутри помещений, необходимо задать величину потерь на проникновение в здание. Обычно она составляет 15-20 дБ. Следующее выражение определяет вероятность обслуживания в соте[1]. Вероятность обслуживания в соте - вероятность того что уровень принимаемого сигнала P_пр примет значение большее значения минимально допустимого уровня сигнала х0:

где

где P_пр – уровень принимаемого сигнала. х0- минимально допустимый уровень сигнала. Величина х0-P_пр – является искомым запасом на медленные замирания;

δ –среднеквадратическое отклонение;

n – степень потерь.

erf(x) –функция ошибок .

Рассматривается участок сети находящейся в плотной застройке, более того в рассматриваемом районе много жилых домов внутри которых также требуется обеспечить покрытие.

Характерные значения величины среднеквадратического отклонения и степени потерь представлены в таблице 3.3 [2]:

Таблица 3.3. Значения величины среднеквадратического отклонения и степени потерь для различных типов местности

Тип местности	N	δ _outdoor	δ _indoor
Сельская местность	3, 2		-
Пригород	3, 5
Город	3, 5
Плотная городская застройка

Из таблицы, примем δ _outdoor=7дБ, δ _indoor=6 дБ(среднеквадратические отклонение замираний в открытом пространстве и помещении соответственно).

Суммарное среднеквадратическое отклонение:

= ≈ 9 дБ.

степень потерь модели распространения n=4.

Требование к вероятности нахождения в зоне обслуживания - 95%

Постепенно увеличивая величину запаса добьемся требуемого значения вероятности.

(Расчет производился в среде MathCad). Результат расчета представлен в виде таблицы 3.4:

Таблица 3.4. Зависимость вероятности обслуживания в соте от значения запаса на медленные замирания

х0-P_пр, запас на медленные замирания	Вероятность обслуживания в соте
	0.88
	0.899
	0.915
	0.929
	0.942
	0.953

Таким образом, требуемое значение запаса на медленные замирания равно L_sf=10 дБ.

Величина допустимых потерь на трассе равна:

L=L_max-L_sf-L_зд,

где L_max- максимально допустимые потери на трассе,

L_зд- потери на проникновение в здание,

L_sf-значение запаса на медленные замирания.

Для передачи данных со скоростью 384 кбит/c получим значения допустимых потерь:

Восходящая линия L=L_max-L_sf-L_зд=145, 5-10-15=120, 5 дБ.

Нисходящая линия L=L_max-L_sf-L_зд=153, 4-10-15=128, 4 дБ.

Для расчета зоны обслуживания или радиуса соты, берется меньшее из значений допустимых потерь в восходящей или нисходящей линии.

Для расчета покрытия, определяют требуемый уровень пилотного сигнала(CPICH), определяющий потери на трассе, таким образом, по уровню CPICH можно судить о доступности того или иного сервиса. Обычно, уровень пилотного сигнала составляет 10% от суммарной мощности передатчика БС. Выходная мощность БС составляет 43 дБмВт. Соответственно мощность пилотного сигнала равна P_CPICH=33 дБмВт.

Мощность принимаемого пилотного сигнала для доступности услуги должна составлять:

P_пр_CPICH= P_избс- L_max+(P_CPICH- P_бс) (дБмВт),

где P_избс– эффективно излучаемая мощность БС на кодовой канал,

L_max – максимально допустимые потери на трассе,

P_бс- мощность передатчика БС на кодовый канал,

P_CPICH_-мощность пилотного сигнала БС.

P_пр_CPICH=55-145.5+(33-40)=-97, 5 дБмВт.

С учетом потерь на проникновение в здания и величины запаса на медленные замирания.

P_пр_CPICH= P_избс- L+(P_CPICH- P_бс)=-72, 5 дБмВт,

где L-допустимые потери на трассе.

Результаты расчета сведены в таблицу 3.5.

Таблица 3.5. Бюджет радиолиний 384 кбит/c

Скорость следования чипов, чип/c
Скорость передачи восходящей линии бит/c
Скорость передачи нисходящей линии бит/c
	Восходящая линия	Нисходящая линия
Приемная сторона	Базовая станция	Мобильная станция

Спектральная плотность шума, дБмВт/Гц	-174	-174
Коэффициент шума приемника, дБ
Спектральная плотность шума приемника, дБмВт/Гц	-171	-166
Мощность собственных шумов приемника, дБмВт	-105, 2	-100, 2
Требуемое отношение Eb/No, дБ	1, 7	4, 8
Выигрыш от мягкого хендовера(макроразнесение), дБ	2, 0	2, 0
Выигрыш от обработки, дБ	10, 0	10, 0
Запас на помехи, дБ	3, 0	3, 0
Требуемое отношение Eс/Io на входе приемника, дБ	-7, 3	-4, 2
Минимально допустимая мощность на входе приемника, дБмВт	-112, 5	-104, 4
Потери в фидере, дБ	3, 0	0, 0
Потери в теле, дБ	0, 0	0, 0
Коэффициент усиления антенны, дБ	18, 0	0, 0
Запас на быстрые замирания, дБ	3, 0	3, 0
Требуемая изотропная мощность, дБмВт	-124, 5	-101, 4

Передающая сторона	Мобильная станция	Базовая станция

Мощность передатчика, дБмВт
Потери в кабеле, дБ
Потери в теле, дБ
Коэффициент усиления антенны, дБ
Эффективно излучаемая мощность. дБмВт

Максимально допустимые потери на трассе, дБ	145, 5	156, 4
Потери на проникновение в здание, дБ
Запас на медленные замирания, дБ
Допустимые потери на трассе, дБ	120, 5	128, 4
Требуемое значение мощности пилотного сигнала(CPICH) принимаемого МС, дБмВт	-72, 5

Аналогично выполнен расчет бюджета радиолиний для других услуг: телефония(12, 2 кбит/c), видеотелефония(64 кбит/c), передача данных(144 кбит/c). При расчетах использовались данные из таблицы 3.1. Мощность передатчика БС на кодовый канал выбиралась из таблицы 3.6.

Таблица 3.6. Мощность передатчика БС на кодовый канал[параметры использующиеся в оборудовании Nokia]

Тип услуги	Телефония, 12, 2 кбит/c	Видеотелефония, 64 кбит/c	Передача данных, 144 кбит/c	Передача данных, 384 кбит/c
Максимальная мощность передатчика на канал, дБмВт	34, 2	37, 2

Результаты расчетов приведены в нижеследующих таблицах 3.7-3.9:

Таблица 3.7. Бюджет радиолиний 12, 2 кбит/c(телефония)

Скорость следования чипов, чип/c
Скорость передачи восходящей линии бит/c
Скорость передачи нисходящей линии бит/c
	Восходящая линия	Нисходящая линия
Приемная сторона	Базовая станция	Мобильная станция

Спектральная плотность шума, дБмВт/Гц	-174	-174
Коэффициент шума приемника, дБ
Спектральная плотность шума приемника, дБмВт/Гц	-171	-166
Мощность собственных шумов приемника, дБмВт	-105, 2	-100, 2
Требуемое отношение Eb/No, дБ	4, 4	7, 9
Выигрыш от мягкого хендовера(макроразнесение), дБ	2, 0	2, 0
Выигрыш от обработки, дБ	25, 0	25, 0
Запас на помехи, дБ	3, 0	3, 0
Требуемое отношение Eс/Io на входе приемника, дБ	-19, 6	-16, 1
Минимально допустимая мощность на входе приемника, дБмВт	-124, 7	-116, 2
Потери в фидере, дБ	3, 0	0, 0
Потери в теле, дБ	0, 0	3, 0
Коэффициент усиления антенны, дБ	18, 0	0, 0
Запас на быстрые замирания, дБ	3, 0	3, 0
Требуемая изотропная мощность, дБмВт	-136, 7	-110, 2

Передающая сторона	Мобильная станция	Базовая станция

Мощность передатчика, дБмВт		34, 2
Потери в кабеле, дБ
Потери в теле, дБ
Коэффициент усиления антенны, дБ
Эффективно излучаемая мощность. дБмВт		49, 2

Максимально допустимые потери на трассе, дБ	154, 7	159, 4
Потери на проникновение в здание, дБ
Запас на медленные замирания, дБ
Допустимые потери на трассе, дБ	129, 7	134, 4
Требуемое значение мощности пилотного сигнала(CPICH) принимаемого МС, дБмВт	-81, 7

Таблица 3.8. Бюджет радиолиний 64 кбит/c

Скорость следования чипов, чип/c
Скорость передачи восходящей линии бит/c
Скорость передачи нисходящей линии бит/c
	Восходящая линия	Нисходящая линия
Приемная сторона	Базовая станция	Мобильная станция

Спектральная плотность шума, дБмВт/Гц	-174	-174
Коэффициент шума приемника, дБ
Спектральная плотность шума приемника, дБмВт/Гц	-171	-166
Мощность собственных шумов приемника, дБмВт	-105, 2	-100, 2
Требуемое отношение Eb/No, дБ	2, 0	5, 0
Выигрыш от мягкого хендовера(макроразнесение), дБ	2, 0	2, 0
Выигрыш от обработки, дБ	17, 8	17, 8
Запас на помехи, дБ	3, 0	3, 0
Требуемое отношение Eс/Io на входе приемника, дБ	-14, 8	-11, 8
Минимально допустимая мощность на входе приемника, дБмВт	-119, 9	-111, 9
Потери в фидере, дБ	3, 0	0, 0
Потери в теле, дБ	0, 0	0, 0
Коэффициент усиления антенны, дБ	18, 0	0, 0
Запас на быстрые замирания, дБ	3, 0	3, 0
Требуемая изотропная мощность, дБмВт	-131, 9	-108, 9

Передающая сторона	Мобильная станция	Базовая станция

Мощность передатчика, дБмВт		37, 2
Потери в кабеле, дБ
Потери в теле, дБ
Коэффициент усиления антенны, дБ
Эффективно излучаемая мощность. дБмВт		52, 2

Максимально допустимые потери на трассе, дБ	152, 9	161, 1
Потери на проникновение в здание, дБ
Запас на медленные замирания, дБ
Допустимые потери на трассе, дБ	127, 9	133, 1
Требуемое значение мощности пилотного сигнала(CPICH) принимаемого МС, дБмВт	-79, 9

Таблица 3.9. Бюджет радиолиний 144 кбит/c

Скорость следования чипов, чип/c
Скорость передачи восходящей линии бит/c
Скорость передачи нисходящей линии бит/c
	Восходящая линия	Нисходящая линия
Приемная сторона	Базовая станция	Мобильная станция

Спектральная плотность шума, дБмВт/Гц	-174	-174
Коэффициент шума приемника, дБ
Спектральная плотность шума приемника, дБмВт/Гц	-171	-166
Мощность собственных шумов приемника, дБмВт	-105, 2	-100, 2
Требуемое отношение Eb/No, дБ	1, 4	4, 7
Выигрыш от мягкого хендовера(макроразнесение), дБ	2, 0	2, 0
Выигрыш от обработки, дБ	14, 3	14, 3
Запас на помехи, дБ	3, 0	3, 0
Требуемое отношение Eс/Io на входе приемника, дБ	-11, 9	-8, 6
Минимально допустимая мощность на входе приемника, дБмВт	-117, 0	-108, 7
Потери в фидере, дБ	3, 0	0, 0
Потери в теле, дБ	0, 0	0, 0
Коэффициент усиления антенны, дБ	18, 0	0, 0
Запас на быстрые замирания, дБ	3, 0	3, 0
Требуемая изотропная мощность, дБмВт	-129, 0	-105, 7

Передающая сторона	Мобильная станция	Базовая станция

Мощность передатчика, дБмВт
Потери в кабеле, дБ
Потери в теле, дБ
Коэффициент усиления антенны, дБ
Эффективно излучаемая мощность. дБмВт

Максимально допустимые потери на трассе, дБ	150, 0	160, 7
Потери на проникновение в здание, дБ
Запас на медленные замирания, дБ
Допустимые потери на трассе, дБ	125, 0	132, 7
Требуемое значение мощности пилотного сигнала(CPICH) принимаемого МС, дБмВт	-77, 0

Таблица 3.10. Значение допустимых потерь на трассах радиолиний GSM и WCDMA

Тип радиолинии	Допустимые потери на трассе, дБ
GSM, телефония	149, 3
WCDMA, 12, 2 кбит/c	154, 7
WCDMA, 64 кбит/c	152, 9
WCDMA, 144 кбит/c
WCDMA, 384 кбит/c	145, 5

В таблице 3.10 показано, что значения допустимых потерь на трассах радиолиний GSM и WCDMA, отличаются незначительно. Если рассматривать, что сеть стандарта GSM работает в диапазоне 1800 МГц, можно судить о том, что зоны обслуживания БС GSM и UMTS соизмеримы. Следовательно, площадки на которых установлены БС GSM обеспечивающие сплошное покрытие, могут использоваться для построения БС UMTS обеспечивающих также сплошное покрытие в районе. Построение зоны обслуживания сети UMTS при использовании существующих площадок произведено в 4 главе данной работы.

Таблица 3.11. Выигрыш от обработки для различных типов услуг.

Тип услуги, скорость передачи данных	Выигрыш от обработки, раз	Выигрыш от обработки, дБ
Телефония, 12, 2 кбит/c
Видео-телефония, 64 кбит/c
Передача данных 144 кбит/c
Передача данных 384 кбит/c

i - отношение I_oth/I_own , где I_oth-принятая мощность от абонентов окружающих сот, I_own – принятая мощность от абонентов обслуживающей соты. Характеризует «изоляцию» соты. В таблице 3.12 представлены типичные значения величины i для различных типов сот[2].

Таблица 3.12. Значения величины i для различных типов сот.

Пико-сота внутри помещения	Микросота с ненаправленной антенной	Макросота с ненаправленной антенной	2-х секторная БС	3-х секторная БС	6-и секторная БС
0.1-0.2	0.25-0.55	0.45	0.55	0.65	0.85

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 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 (3.26) следует, что для увеличения емкости системы необходимо стремиться к лучшей изоляции сот(уменьшению значения i). Для этого применяется регулируемый угол наклона ДН антенн в вертикальной плоскости, правильный выбор азимутов для юстировки антенн и другие методы. В данном случае, рассматривается участок сети в городской застройке(район Ясененво), где используется 3-х секторные БС. Таким образом примем для расчета значение i=0.65.

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.

Результат расчетов предельной емкости по формуле (3.26) в восходящей линии представлен в таблице. При расчетах были приняты значения , i, E_b/N₀(таблица 3.1) на основе вышесказанного. Результат расчетов предельной емкости в восходящей линии представлен в таблице 3.13.

Таблица 3.13. Предельная емкость соты в восходящей линии.

Тип услуги, скорость передачи	Предельная емкость соты, количество одновременных соединений(пользователей)
Телефония, 12.2 кбит/c
Видеотелефония, 64 кбит/c
Передача данных, 144 кбит/c
Передача данных, 384 кбит/c

Таблица 3.14. Среднее значение коэффициента ортогональности в зависимости от типа местности для макро.

Тип местности	Открытая местность	Пригород	Город	Плотная застройка
Коэффициент ортогональности	0.825	0.65	0.525	0.4

Тип БС также влияет на коэффициент ортогональности. Для макро-БС коэффициент ортогональности выбирается в зависимости от типа местности, где расположена БС. Однако, в городских условиях, антенна БС обычно располагается ниже уровня застройки, следовательно, зона обслуживания такой соты значительно меньше. В данном случае можно принять, что сигнал не будет сильно подвержен влиянию многолучевости, ввиду меньшего количества отражений и влияния дифракции. Как результат, коэффициент ортогональности выше в микросотах, чем в зоне обслуживания макро-БС. В случае пикосот, 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 3.15.

Таблица 3.15. Средние значения коэффициента ортогональности в зависимости от типа базовой станции.

Тип БС	Макро	Микро	Пико
Коэффициент ортогональности	0.5-0.6	0.8	0.9

Для расчетов значение коэффициента ортогональности принято равным 0.6. Так как в данном примере тип местности рассматриваемого участка сети можно принять как «плотная городская застройка», т.е предполагается значительное влияние многолучевости на распространение сигнала БС.

Предельная емкость соты, количество одновременных соединений(пользователей) может быть получено из формулы (3.11):

(3.27)

Данное выражение получается из (3.11), путем выражения , относительная загрузка соты принимается равной 1.

Для расчетов предельной емкости использовались следующие исходные данные представленные в таблице 3.16:

Таблица 3.16 Исходные данные для расчета предельной емкости соты в нисходящей линии

Тип услуги	коэффициент занятия услуги	Требуемое (Е_б/N₀) для приемника МС	Выигрыш от обработки, дБ	α	i
Телефония	0, 58	7, 9		0, 6	0, 65
Видео-телефония
Передача данных, 144 кбит/c		4, 7
Передача данных, 384 кбит/c		4, 8

Результаты расчетов также приведены в таблице 3.17:

Таблица 3.17. Предельная емкость соты в нисходящей линии.

Тип услуги, скорость передачи	Предельная емкость соты, количество одновременных соединений(пользователей)
Телефония, 12.2 кбит/c
Видеотелефония, 64 кбит/c
Передача данных, 144 кбит/c
Передача данных, 384 кбит/c

Таблица 3.18. Нагрузка создаваемая одним абонентом в нисходящей и восходящей линиях.

12 3 4 5 6 Следующая ⇒