Пояснительная записка Студент

Скачать 0.81 Mb.

Название	Пояснительная записка Студент
страница	4/7
Тип	Пояснительная записка

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Пояснительная записка

1 2 3 4 5 6 7

1.9 Использование технологии MIMO в сетях LTE.

Использование технологии MIMO в сетях LTE дает возможность обеспечить высокую скорость передачи данных.

Технология MIMO (множественный вход – множественный выход- Multiple Input Multiple Output) – это технология беспроводного доступа, которая предусматривает использование нескольких передатчиков и приемников для передачи большего количества данных одновременно.

В основе технологии MIMO лежит эффект передачи радиоволн (многолучевое распространение), в результате которого передаваемые сигналы отражаются от множества препятствий и объектов и принимающая их антенна принимает сигналы в разное время и под разными углами. В результате использования этой технологии появляется возможным увеличения помехоустойчивости каналов связи, уменьшение относительного числа битов, принимаемых с ошибкой. Работа систем MIMO организовывается по принципам пространственного уплотнения и пространственно-временного кодирования.

В случае работы системы по принципам пространственного уплотнения разные передающие антенны передают различные информационные блоки или разные части блока информационных символов. Одновременно передача данных ведется с двух или с четырех антенн. Прием и разделение сигналов разных антенн ведется на приемной стороне.

Когда система работает по принципу пространственно-временного кодирования, передача одного и того же потока данных производится со всех передающих антенн с использованием схем предварительного кодирования.

Антенные конфигурации технологии MIMO принимают несимметричные (1x2, 2x4) и симметричные (2x2, 4x4) значения.

На рисунке 1.6, показана структурная схема MIMO-системы с двумя передающими и двумя принимающими антеннами, реализованная по принципу пространственно-временного кодирования.

Рисунок 1.6 - Структурная схема MIMO-системы 2x2.

Выводы по 1-й главе.
Термин 4G «может быть применен к предшественникам этой технологии, LTE , а также другим эволюционировавшим 3G технологиям, обеспечивающим существенное повышение производительности и возможностей по сравнению с начальной системой третьего поколения». Мне кажется что — никто не будет спорить, что так называемые «4G» сети сегодня напоминают сети 3G стандарта 2001 года. Благодаря LTE пользователи могут передавать потоковое видео очень высокого качества, загружать большие файлы в мгновения и даже, в определенных условиях, использовать некоторые из этих сетей как замену DSL.

ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ.

Разработка проектируемой схемы организации связи сети LTE в г. Степногорске .

Расчет зон покрытия для сети LTE на территории г. Степногорска.

Процесс планирования радиосетей LTE отличается от планирования других технологий беспроводного радиодоступа. Основное отличие заключается в использовании нового принципа многостанционного доступа на основе технологии OFDM. В связи с этим связано появление новых понятий и изменения конфигураций алгоритмов проектирования. Проектирование планов радиосетей состоит из этапов формирования максимальной площади покрытия (1) и обеспечение требуемой емкости (2).

Планирование радиосети LTE будет производиться в небольшом

периферийном городе, где невысокая плотность абонентов в связи с наличием частного сектора. Поэтому базовые станции должны быть установлены на максимальном удалении друг от друга для покрытия как можно большей территории каждой станцией eNB.

Поэтому необходимо в первую очередь подобрать частотный диапазон, соответствующий данной ситуации. Руководствуясь правилом, что чем ниже частота, тем дальше распространение радиосигнала, можно использовать частотный диапазон 791 – 862 МГц для выполнения поставленной задачи. Будем использовать частотный тип дуплекса – FDD.

2.2. Расчет возможного количества абонентов. Определение пропускной способности сети.
Оценить емкость сети или по-другому, его пропускную способность, можно ориентируясь на средние значения спектральной эффективности соты в конкретных условиях. Методика расчета использована.

Отношение скорости передачи данных на 1 Гц используемой полосы частот (бит/с/Гц) является показателем спектральной эффективности систем мобильной связи. Спектральную эффективность характеризует скорость передачи информации в заданной полосе частот, и она является показателем эффективности использования частотного ресурса.

Спектральная эффективность рассчитывается как отношение скорости передачи данных всех абонентов сети в определенной географической области (зоне, соте) на 1 Гц полосы частот (бит/с/Гц/соты), а также как отношение максимальной пропускной способности сети к ширине полосы одного частотного канала.

Средняя спектральная эффективность представлена в таблице 2.1. Данные таблицы относятся к сети LTE с шириной полосы частот - 20 МГц. Используется частотный тип дуплекса FDD на основании 3GPP Release 9 для разных конфигураций MIMO.
Таблица 2.1 - Средняя спектральная эффективность для сети LTE

Линия	Схема	Средняя спектральная эффективность (бит/с/Гц)
UL	1×2 1×4	1,254 1,829
DL	2×2 4×2 4×4	2,93 3,43 4,48

Cредняя пропускная способность одного сектора eNB для системы FDD:

R=S ∙W

(2.1)

где S – средняя спектральная эффективность, бит/с/Гц;

W – ширина канала, МГц; W = 10 МГц.

Для линии DL:
RDL = 3,43 · 10 = 34,3 Мбит/с.

Для линии UL:

RUL = 1,829 · 10 = 18,29 Мбит/с.

При умножении пропускной способности одного сектора на количество секторов базовой станции, получим среднюю пропускную способность базовой станции ReNB . Число секторов eNB примем равное трем, тогда:

ReNB=R (DL/ UL) · 3 (2.2)

Для линии DL:

ReNB.DL = 34,3 · 3 = 102,9 Мбит/с.

Для линии UL:

ReNB.UL = 18,29 · 3 = 54,87 Мбит/с.

Теперь нужно определить количества сот в планируемой сети LTE.

Для этого необходимо определить общее число каналов (Nк), выделяемых для развертывания проектируемой сети LTE. Рассчитаем его по формуле:

(2.3)

где ΔfΣ - полоса частот, выделенная для работы сети и равная 71 МГц;

Δfк – полоса частот одного радиоканала;

под радиоканалом в сетях LTE принимается понятие ресурсного блока РБ, ширину которого - 180 кГц,

Δfк = 180 кГц.

43 канала
Следующим этапом необходимо определить число каналов Nк.сек, которое нужно использовать для обслуживания абонентов в одном секторе одной соты:

(2.4)

где Nк – общее число каналов;

Nкл – размерность кластера, выбираемое с учетом количества

секторов eNB, примем равным три;

Mсек – количество секторов eNB, принятое равным трём.

Далее определим число каналов трафика в одном секторе одной соты Nкт.сек. Используем формулу:

(2.5)

где

– число каналов трафика в одном радиоканале, определяемое стандартом радиодоступа (для OFDMA

= 1...3);

для сети LTE выберем

= 1.

Определим допустимую нагрузку в секторе одной соты (Асек) при рассчитанным значении

. и допустимом значении вероятности блокировки, равной 1% в соответствии с моделью Эрланга, которая представлена в виде графика на рисунке 2.1,

Определяем, что Асек = 50 Эрл.

Рисунок 2.1 - Зависимость допустимой нагрузки в секторе от числа

каналов трафика и вероятности блокировки.
Число абонентов, которое возможно обслужить одной eNB, определяется по формуле:

(2.6)

где A1 –абонентская нагрузка от одного абонента, средняя по всем видам трафика; значение A1 может составлять (0,04...0,2) Эрл.

Так как предполагается использовать проектируемую сеть для высокоскоростного обмена информацией, то значение A1 примем равным 0,2 Эрл и определим число абонентов:

(абонентов)
Необходимое количество базовых станций eNB в проектируемой сети LTE найдем по формуле:

(2.7)

где Nаб – количество потенциальных абонентов. Это количество определим как 7 % от общего числа жителей, в соответствии со среднестатистической начальной нагрузкой. Общее число жителей г. Степногорск , по последним данным на 2016год составляет примерно 46000 человек. А количество потенциальных абонентов составит 3220 единицы, тогда:

Среднюю планируемую пропускную способность RN проектируемой сети определим с помощью умножения количества eNB на среднюю пропускную способность eNB. Получим:

(2.8)
RN = (102,9 + 54,87) · 5.3 = 836,2 (Мбит/с).

Выполним проверочную оценку ёмкости проектируемой сети и сравним с рассчитанной. Определим усредненный трафик одного абонента в ЧНН:

(2.9)

где ТТ - средний трафик одного абонента в месяц, ТТ = 30 Гбайт/мес;

q – коэффициент для городской местности, q = 2;

NЧНН – число ЧНН в день,NЧНН = 7;

NД – число дней в месяце, Nд = 30.

(Мбит/с)

Определим общий трафик проектируемой сети в ЧНН Rобщ./ЧНН по формуле:
Rобщ./ЧНН = Rт.ЧНН · Nакт.аб, (2.10)
где Nакт.аб – число активных абонентов в сети.

Определим число активных абонентов в сети как 70% от общего числа потенциальных абонентов Nаб, то есть Nакт.аб = 2254 абонентов.

Rобщ./ЧНН = 0,28 · 2254 = 631,12 (Мбит/с).
Таким образом, RN(848,8,057) > Rобщ./ЧНН (631,12).

Условие выполняется, поэтому проектируемая сеть не будет подвергаться перегрузкам в ЧНН.

2.3. Анализ радиопокрытия.
В первую очередь необходимо определить максимально допустимые потери на линии (МДП). Рассчитываем их как разность между эквивалентной изотропной излучаемой мощностью передатчика (ЭИИМ) и минимально необходимой мощностью сигнала на входе приемника сопряженной стороны, при которой в канале связи обеспечивается нормальная демодуляция сигнала в приемнике с учетом всех потерь.

Принцип расчета МДП отражает рисунок 2.1.
Используются следующие параметры:

- системная полоса: 20 МГц; для FDD = 10/10 (DL/UL);

- eNB – на каждом секторе один TRX, выходная мощность TRX = 40 Вт (46 дБ); работает на линии DL в режиме MIMO 2Ч2;

- UE – абонентский терминал – USB-модем, класс четвёртый – ЭИИМ 33 дБ;

- соотношение длительности кадров DL/UL: 100%/100%.

Рисунок 2.1 - Принцип расчета МДП
Расчет максимально допустимых потерь выполним по формуле:

(2.13)

где

Pэиим. прд – эквивалентная излучаемая мощность передатчика;

Sч. пр. – чувствительность приемника;

GА. прд - коэффициент усиления антенны передатчика,

GА. прд: DL = 18 дБ, UL = 0 дБ;

LФ. пред – потери в фидерном тракте передатчика, LФ. прд: DL = 0,3 дБ;

Мпрон – запас на проникновение сигнала в помещение для сельской местности, Мпрон = 12 дБ;

Mпом – запас на помехи. Мпом определяется по результатам моделирования системного уровня в зависимости от нагрузки в соседних сотах; значение Мпом соответствует нагрузке в соседних сотах 70%. Mпом: DL = 6,4 дБ; UL = 2,8 дБ;

Gхо – выигрыш от хэндовера. Значение выигрыша от хэндовера - результат того, что при возникновении глубоких замираний в обслуживаемой соте, абонентский терминал может осуществить хэндовер в соту с лучшими характеристиками приема. Gхо = 1,7 дБ.
Pэиим. прд рассчитывается по формуле:

(2.14)

где

Рвых. прд - выходная мощность передатчика. Рвых. прд в линии «вниз» (DL) в LTE зависит от ширины полосы частот сайта, которая может колебаться от 1,4 до 20 МГц. В пределах до 5 МГц рационально выбрать передатчики TRX мощностью 20 Вт (43 дБм), а свыше 5 МГц – 40 Вт (46 дБм).

Рвых. прд: DL = 46 дБм, UL = 33 дБм.
Для линии DL:

Pэиим. прд = 46 + 18 - 0,3 = 63,7 (дБм),
Для линии UL:

Рэиим. прд = 33 (дБм).
Sч. пр. рассчитывается по формуле:

(2.15)
где

Ртш. пр. - мощность теплового шума приемника, Ртш. пр.: DL = -174,4 дБм,

UL = -104,4 дБм;

Мосш. пр. - требуемое отношение сигнал/шум приемника. Значение Мосш. пр. взято для модели канала «Enhanced Pedestrian A5».
Мосш. пр.: DL = -0,24 дБ; UL = 0,61 дБ;

1 2 3 4 5 6 7

	Пояснительная записка Студент Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования		Пояснительная записка Студент Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
	Пояснительная записка Студент Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования		Пояснительная записка Студент Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
	Пояснительная записка Студент Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования		Пояснительная записка Студент Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
	Пояснительная записка Студент Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования		Пояснительная записка Студент Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
	Пояснительная записка Студент Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования		Пояснительная записка Студент: Чернецов В. С Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
	Пояснительная записка Уважаемый студент! Методические рекомендации по дисциплине экономические и правовые основы профессиональной деятельности созданы Вам в помощь для выполнения...		Пояснительная записка Студент Организация данных. Sql дает пользователю возможность изменять структуру представления данных, а также устанавливать отношения между...
	Пояснительная записка Студент Организация данных. Sql дает пользователю возможность изменять структуру представления данных, а также устанавливать отношения между...		Пояснительная записка Студент Выявлены потребности и желания клиентов в предоставляемых услуг связи, перечень наиболее востребованных услуг, сервисов и спрос на...
	Пояснительная записка 3 Направленность 3 Новизна 3 Актуальность 4 Рабочая программа модуля «Волшебное тесто» дети 4-5 лет 26 пояснительная записка 26		Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Информационные системы и технологии» Пояснительная записка содержит 25 страниц, 3 изображения, 3 источника, 2 приложения

Пояснительная записка Студент

Похожие: