Розрахунок висхідній лінії (UL) LTE

 

Розрахунок висхідній лінії (UL) складається з декількох етапів:

- розрахунок мінімально допустимої потужності сигналу на вході приймача БС;

- визначення необхідної потужності приймаємого сигналу

- розрахунок ефективно випромінюваної потужності мобільної станції

- визначення максимально допустимих втрат

 

Розрахунок мінімально допустимої потужності сигналу на вході приймача базової станції

 

Мінімально допустима потужність сигналу на вході приймача БС визначається з формули (3.9):

 

Pпрбс (дБмВт)= Pш (дБмВт)+ (Eb/N0)треб (дБ) – Gобр (дБ),

(3.9)

 

де (Eb/N0) треб - потрібне значення Eb/N0, Gобр - виграш від обробки,

Pш - потужність власних шумів приймача.

 

Для аналізу обраний тип обладнання БС Nokia Flexi WCDMA BTS. Коефіцієнт шуму приймача даної базової станції менше 2 дБ. Для розрахунку приймемо kш = 2 дБ.

 

Потужність шумів приймача БС:

 

P_ш = N+K_ш (дБмВт),………………………(3.10)

 

Мінімально допустиме значення Eb/N0 на вході приймача для даного типу сервісу становить 4.4 дБ при швидкості абонента 3 км / ч.

Виграш від обробки складає:

 

G_обр=10log(R_чип/R_польз),……………………… (3.11)

 

де Rчіп-чіпова швидкість стандарту LTE, чіп / c,

Rпольз-швидкість передачі даних користувача, кбіт / c.

 

Також необхідно врахувати виграш за рахунок м'якого хендовер і запас на внутрішньосистемні перешкоди. Величину виграшу приймемо рівної Gхо = 3 дБ. Величину запасу на внутрішньосистемні перешкоди визначимо з виразу (3.9). Величину відносної завантаження стільники для початкового розрахунку приймемо рівної 50%. Допустимим значенням величини відносної завантаження стільники вважається 50%.

 

Запас на внутрішньосистемні перешкоди дорівнює:

 

MInt = -10 ∙ log10 (1-η),....................................... (3.12)

 

З обліків вищевказаних чинників, мінімально допустима потужність сигналу на вході приймача БС дорівнює:

 

Pпрбс = Pш + (Eb/N0) треб - Gобр + Lп - Gхо (дБмВт)............... (3.13)

 

Розрахувати мінімально допустиму потужність сигналу на вході приймача базової станції UMTS, якщо відомі температура провідника, T °, ​​тип лінії (DL, UL), коефіцієнт шуму приймача Кш (дБ), смуга узгодженого фільтра приймача В (МГц), відношення середньої енергії біта до спектральної щільності шуму Eb/N0 (дБ), чіпова швидкість Rчіп (чип / c), швидкість передачі даних користувача Rпольз (кбіт / c), завантаження стільники - η. Потужність власних шумів приймача взяти з розрахунку задачі 2.1.

Вихідні дані

 

Kш = 2 дБ, Eb/N0 = 4.4 дБ, Rчіп = 3,84 ∙ 106 чіп / c, Rпольз = 384 кбіт / c,

η = 0,5.

 

Потужність теплового шуму в приймачі:

 

N = k ∙ T ∙ B = 1.38 ∙ 10-23 ∙ 298 ∙ 4.2 ∙ 106 = 1.72 ∙ 10-14 Вт,

 

N = 10 ∙ lg (1.72 ∙ 10-14/0.001) = -117,7 дБмВт.

 

Потужність шумів приймача БС:

 

Pш = N + kш = -117,7 +2 = -119,7 дБмВт.

 

Виграш від обработки складає:

 

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

 

Запас на внутрисистемні завади дорівнює:

 

M_Int =-10∙log₁₀(1-0.5)=3дБ.

 

Мінімально допустима потужність сигналу на вході приемника БС дорівнює:

 

P_прбс=P_ш + (E_b/N₀)_треб – G_обр + L_п – G_хо =-105,7+4.4-10+3-3= -111,3дБм.

 

Визначення потужності сигналу

 

Необхідна потужність прийнятого сигналу визначається виразом:

 

P_пр=P_прбс + L_фидер – G_бс + L_ff (дБм) ,………………… (3.14)

 

де Lфідер - втрати у фідері, дБ.

Як правило, довжина і тип фідера вибирається таким чином, щоб значення загасання в ньому становила не більше 3 дБ;

Gбс - коефіцієнт посилення антени базової станції, дБ.;

Lff-запас на швидкі завмирання, дБ.

Lфідер = 0,38 дБ, Gбс = 19 дБ, Lff = 3 дБ.

 

тоді:

P_пр=P_прбс + L_фидер + G_бс + L_ff = -111,3 +0,38+19+3=-107дБм.

 

Розрахунок ефективно випромінюваної потужності мобільної станції

 

Ефективно випромінювана потужність мобільної станції визначається виразом:

P_изМС=P_МС+G_БС - L_тело (дБмВт),………………..(3.15)

 

де PМС - потужність передавача мобільної станції. Для розрахунку взято мінімальна потужність мобільної станції певна стандартом (клас 4 - 21дБмВт);

GБС - коефіцієнт посилення антени базової станції, прийнята рівною

0 дБ;

Lтело - втрати на затухання в тілі абонента. Для розрахунку Lтело приймають рівним 3 дБ. Необхідно зауважити, що втрати на затухання в тілі

враховуються для голосових типів послуг, і можуть не враховуватися для послуг з передачі даних.

Розрахувати ефективно випромінену потужність мобільної станції UMTS, якщо відомі потужність передавача мобільної станції Pмс (дБмВт). коефіцієнт посилення антени базової станції Gмс (дБ), втрати на

загасання в тілі абонента L_тело (дБ).

P_МС (дБмВт) = 12

L_тело (дБ) =1

 

P_{изМС = 12-1=11} дБм(12,5мВт)

 

Визначення максимально допустимих втрат

 

Максимально допустимі втрати на трасі дорівнюють:

 

L = PизМС- Pпр.

(3.16)

 

L = 11 – (-107) = 118 дБ

 

Розрахунок низхідній радіолінії (DL) LTE

 

Даний розрахунок також здійснюється декількома етамами:

 

- розрахунок мінімально допустимої потужності сигналу на вході приймача мобільної станції

- визначення необхідної потужності прийнятого сигналу

-розрахунок ефективно випромінюваної потужності БС

- визначення допустимих втрат на трасі

 

Визначення мінімально допустимої потужності сигналу на вході приймача МС

 

Мінімально допустима потужність сигналу на вході приймача МС визначається аналогічним виразом (як і для БС):

 

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

 

Приймач мобільної станції простіший, ніж приймач БС, в ньому використовуються більш прості компоненти, отже, його коефіцієнт шуму вище. Стандартом коефіцієнт шуму приймача МС повинен мати значення <9 дБ. Для розрахунку приймемо kш = 8 дБ.

Потужність власних шумів приймача МС:

 

P_ш = N+Kш (дБмВт).

 

Мінімально допустима потужність сигналу на вході приймача МС з урахуванням запасу на внутрішньосистемні перешкоди і виграш від м'якого хендовера дорівнює:

P_прМС=P_ш + (E_b/N₀)_треб – G_обр – L_п – G_хо (дБмВт),

 

де (Eb/N0) треб-мінімально допустиме значення Eb/N0 на вході приймача для даного типу сервісу становить 4.8 дБ при швидкості абонента

3 км / год;

 

Gобр = 10log (Rчіп / Rпольз);

Rчіп-чіпова швидкість стандарту UMTS, чіп / c;

Rпольз-швидкість передачі даних користувача. кбіт / c;

Lп - запас на внутрішньосистемні перешкоди.

Приймемо що стільника в низхідній лінії завантажена також як і у висхідний. Lп = 3 дБ;

Gхо - виграш за рахунок м'якого хендовер, дБ.

 

Визначення мінімальної допустимої потужності сигналу на вході приймача МС, якщо відомі температура провідника, T °, коефіцієнт шуму приймача Кш (дБ), смуга узгодженого фільтра приймача В ​​(МГц), відношення середньої енергії біта до спектральної щільності шуму Eb/N0 (дБ), чіпова швидкість Rчіп (чип / c), швидкість передачі даних користувача Rпольз (кбіт / c), завантаження стільники - η.

 

Kш =8дБ;

R_чип -чиповая швидкість стандартаUMTS,3,84∙10⁶чип/c;

R_польз- швидкість передачі даних користувача. 384Кбит/c;

L_п –запас на внутрисистемні завади.

Примем що сота в нисходящейлінії загружена также як і в восходящей. L_п =3 дБ;

G_хо –виграш за рахунок м’якого хендовера,примем3дБ.

Потужність власних шумів приймача МС:

 

P_ш = N+Kш =-117,7+8=-109,3дБмВт.

Мінімально допустима потужність сигналу на вході приймача МС з урахуванням запасу на внутрішньосистемні перешкоди і виграш від м'якого хендовера дорівнює:

 

PпрМС = Pш + (Eb/N0) треб - Gобр-Lп - Gхо = -109,3 +7,9-8 +5-3 = -107,4 дБм,

 

де (Eb/N0) треб-мінімально допустиме значення Eb/N0 на вході приймача для даного типу сервісу становить 4.8 дБ при швидкості абонента 3 км / год;

G_обр = 10log(R_чип/R_польз)=10log(3,84∙10⁶/384∙10³)=8дБ.

 

Визначення необхідної потужності сигналу

Необхідна потужність прийнятого сигналу визначається виразом:

 

8 Pпр = PпрМС + Lтело-GМС + Lff (дБмВт),

 

де Lтело - втрати на затухання в тілі абонента.

Для послуг з передачі даних Lтело = 0;

 

GМС - коефіцієнт посилення антени мобільного станції, дБ.

Значення Gмс прийнято рівним 0 дБ;

Lff-запас на швидкі завмирання, дБ.

P_пр=-107,9+1+3= -103,9 дБм

 

Розрахунок ефективно випромінюваної потужності базової станції

Ефективно випромінювана потужність БС:

 

PізБС = PБС + GБС - Lфідер, дБмВт,

де PБС - потужність передавача базової станції на кодовий канал, дБ; GБС - коефіцієнт посилення антени базової станції, дБ;

Lфідер - втрати зумовлені загасанням у фідері, дБ.

 

Визначити ефективно випромінену потужність базової станції PізБС дБ, якщо відомі потужність передавача базової станції на кодовий канал PБС (дБ), коефіцієнт посилення антени базової станції GБС (дБ), втрати зумовлені загасанням в фідері Lфідер (дБ).

PБС = Pпер/55, де 55 - число кодових каналів

PБС = 50/55=0,9 Вт = 900 мВт (29 дБм)

 

P_изБС1= 29+19/55-2=27 дБм= 0,53мВт(на1кодовий канал)

 

P_изБС = 0,53*55=29,15Вт