Построение мобильной телекоммуникационной сети стандарта CDMA

НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра радиотехники

 

 

 

 

 

 

СЕТИ И СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ 3-ГО ПОКОЛЕНИЯ

 

 

Курсовая работа

На тему «Построение мобильной телекоммуникационной сети стандарта CDMA»

 

 

Специальность 5B0719 «Радиотехника, электроника и телекоммуникации» Выполнил: ст. гр. МРТ–11–2 Солощенко А.В.       № зач. книжки 113078

Проверил: ст.пр. Лановенко М.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 2014

Задание

 

1.Произвести  расчет отношения сигнал/шум в  трафик-каналах, пилот-канале, в поисковом канале и в канале синхронизации;

2. Определить  количество активных пользователей  в одной соте;

3. Графически  определить зависимость между  радиусом соты и количеством  активных абонентов;

4. Сделать  выводы относительно предложенного  варианта и возможные пути  улучшения качественных показателей  проектируемой сети.

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Т а б л и ц а 1 – Исходные данные варианта № 17

Мощность мобильного терминала, Pm	35
Потери в кабеле мобильного терминала, Lm	0
Коэффициент усиления антенны мобильного терминала, Gm	2.35
Потери при ориентации антенны мобильного терминала, Lp	143
Допуск на проникновения в здания, Lb	11
Коэффициент усиления приемной антенны базовой станции, Gc	9
Потери в фидере базовой станции, Lc[дБ]	1
Коэффициент усиления передающей антенны базовой станции, Gt [дБм]	15
Эффективная мощность излучения трафик–канала, pt, [дБм]	30
Мощность от передающей антенны базовой станции, Pt, [дБм]	45
Число трафик–каналов поддерживаемое одной сотой, Nt	45
Коэффициент активности речи, Cf	65
Средний уровень сигнала, требуемый при приеме, Ps	65
Мощность пилот канала	65
Мощность канала оповещения	65
Полная мощность всех трафик-каналов на выходе усилителя	65

 

Т а б л и ц а 2 – Исходные данные по последней цифре номера зачетной книжки

№	% застройки	Центральная частота f, МГц	Высота антенн БС hb, м	Высота антенн МС hm, м	Еb/N0	P(%)- надежность
8	50	845	31	1.9	7	0,90

 

 

 Содержание 

 

 

Введение

        

  Цель выполнения курсовой работы – получение навыков по планированию сетей сотовой связи и расчету основных параметров сетей связи стандарта CDMA. 

Производится исследование функциональной зависимости параметров сети. Бюджет линии связи предназначен, для того, чтобы произвести необходимые расчеты отношения принятой битовой энергии к тепловому шуму и плотности интерференции. Расчеты основаны

на известных значениях мощности передатчика, коэффициентов усиления передающей приемной антенн, значении принятых шумов, емкости канала, а также распространении сигнала и интерферирующей среды. Расчет бюджета линии связи необходим для анализа трафик-каналов прямого и обратного соединений, пилот-канала, канала поискового вызова и канала синхронизации.

 

ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЯ

 

1.  Прямое соединение

При вычислении эффективного соотношения сигнал/шум для пилот-канала, канала синхронизации и канала поискового вызова, необходимо вычислить мощность принятого сигнала и принятой интерференции по каждому каналу. Нижеприведенные расчеты позволять произвести анализ канала прямого соединения.

Эффективная мощность излучения трафик канала

                                 

                          (1.1)

подставим значение (1.1)

Мощность, приходящаяся на одного абонента (мобильную станцию)

                                        

                                     (1.2)

подставим значение (1.2)

Полная мощность базовой станции (БС)

                               (1.3)

подставим значение (1.3)

Усилитель мощности БС

   

                                      (1.4)

подставим значение (1.4)

Полная мощность принятая мобильной станцией

                             (1.5)

где Al – допуск на теневые потери (дБ);

подставим значение (1.5)

Принятая мощность трафик-канала

      

                              (1.6)

подставим значение (1.6)

Принятая мощность пилот-канала

     

                     (1.7)

подставим значение (1.7)

Принятая мощность поискового канала

       

                       (1.8)

подставим значение (1.8)

Принятая мощность канала синхронизации

                       (1.9)

подставим значение (1.9)

Интерференция от других пользователей в трафик-канале

   

                    (1.10)

подставим значение (1.10)

Интерференция, создаваемая другими базовыми станциями в трафик-канале

         

                     (1.11)

где  fr – коэффициент переиспользования частоты (fr=0.65).

подставим значение (1.11)

Плотность интерференции для трафик канала

                    (1.12)

подставим значение (1.12)

Интерференция от других абонентов (той же БС) в пилот-канале

                           (1.13)

подставим значение (1.13)

.

Интерференция, создаваемая другими базовыми станциями в пилот-канале

                           (1.14)

где  fr – коэффициент переиспользования частоты (fr=0.65).

подставим значение (1.14)

Плотность интерференции для пилот-канала

                            (1.15)

подставим значение (1.15)

Интерференция от других абонентов (той же БС) в поисковом канале

                  (1.16)

подставим значение (1.16)

Интерференция, создаваемая другими базовыми станциями в поисковом канале

  

                            (1.17)

подставим значение (1.17)

Плотность интерференции для поискового канала

                                (1.18)

подставим значение (1.18)

Интерференция от других абонентов (той же БС) в канале синхронизации

                    (1.19)

подставим значение (1.19)

Интерференция, создаваемая другими базовыми станциями в канале синхронизации

       

                                     (1.20)

подставим значение (1.20)

Плотность интерференции для канала синхронизации

                                (1.21)

подставим значение (1.21)

Тепловой шум

                                (1.22)

где N0 – плотность теплового шума (дБм/Гц);

Nf – значение шума в приемнике мобильной станции (дБ).

подставим значение (1.22)

Отношение сигнал/шум + интерференция в трафик-канале

                              (1.23)

где  btr – скорость передачи данных в трафик-канале (бит/с).

подставим значение (1.23)

Отношение сигнал/шум + интерференция в пилот-канале

                      (1.24)

подставим значение (1.24)

Отношение сигнал/шум + интерференция в поисковом канале

                                (1.25)

подставим значение (1.25)

Отношение сигнал/шум + интерференция в канале синхронизации

                                (1.26)

подставим значение (1.26)

 

 

2. Обратное  соединение

Мощность усилителя мобильной станции

 

                      (2.1)

 

где  - мощность на выходе усилителя (дБм);

- полная излучаемая мощность  антенны МС (дБм);

- коэффициент усиления передающей  антенны МС (дБ);

- потери в кабеле МС (дБ).

 

Мощность принятая БС от одного абонента(2.1)

 

 

где  - мощность принятая БС по каналу трафика от МС (дБм);

- средние потери на трассе  между БС и МС (дБ);

- допуск на теневые потери (дБ);

- коэффициент усиления (на приеме) антенны БС (дБ);

- потери в кабеле БС (дБ).

 

Плотность интерференции, создаваемой другими абонентами в данной БС

 

 

где  - плотность интерференции, создаваемой другими абонентами в данной БС (дБм/Гц);

- коэффициент активности речи  в канале;

- число трафик-каналов имеющихся на одной БС.

 

Плотность интерференции, создаваемой другими абонентами других БС

 

где  - плотность интерференции, создаваемой другими абонентами других БС (дБм/Гц).

 

Плотность интерференции, создаваемой другими абонентами других БС и данной БС

 

 

где - плотность интерференции, создаваемой другими абонентами других БС и данной БС (дБм/Гц).

 

Плотность теплового шума

 

Отношение сигнал/шум + интерференция в трафик канале

 

 

где - скорость передачи данных в трафик канале обратного соединения (бит/с)

3. Анализ емкости базовой станции

В случае, когда количество абонентов равно N, БС принимает сигнал состоящий из необходимого нам сигнала с мощностью С и N-1 интерферирующих каналов также с мощностью С. Отсюда отношение несущая к интерференции может быть выражено как

                                             

где С – уровень мощности требуемого сигнала;

I  - уровень мощности интерференции

Из данного соотношения можно определить

                                                    (3.1)

В отличие от систем FDMA и TDMA, в системе CDMA нас больше интересует отношение Eb/N0 чем отношение C/I.

Тогда отношение между C/I и Eb/N0 может быть выражено как

 

                                        (3.2)

Перемножая (1) и (2), получаем

Выражение определяет максимальное число абонентов в системе CDMA в зависимости от минимальной величины , необходимой для нормальной работы системы, которая для передачи цифрового голоса подразумевает BER равный или меньше.

С учетом повторного использования частоты

где R – скорость передачи данных (в нашем случае 9600 bps);

W – ширина канала (1.25 MHz);

F=0.65 - эффективность многократного использования частоты;

VAF=0.35 – средняя активность речи абонента;

G – коэффициент секторизации, для 120о секторизации G=1.

 

С учетом секторизации

 

 

4. Исследование радиуса соты

     Радиус соты можно получить, найдя расстояние на котором потери при распространении приводят к уровню сигнала равному требуемому, как функции загрузки соты.

Расчет  бюджета радиолинии, для конкретной соты, требует нахождение величины максимальных приемлемых потерь Lmax. Так как потери при распространении пропорциональны длине радиолинии, значение Lmax выражает максимальную дистанцию радиолинии или другими словами эффективный радиус соты или сектора в определенном направлении.

Общее выражение для потерь при распространи в дБ как функции расстояния следующее

                                 (4.1)