Материал: Расчет систем сотовой связи

Каналы связи каждой базовой станции подразделяются на разговорные каналы и каналы управления (вызова). По каналу управления передается специальный сигнал опознавания. По свободным разговорным каналам транслируется другой сигнал опознавания, подтверждающий, что канал свободен и может быть использован для ведения переговоров. Во все подвижные станции, находящиеся в зоне действия базовых станция, постоянно работают на прием на частоте канала управления. В случае, когда все разговорные каналы заняты, допускается использование канала управления для ведения разговора.

2.3 Расчет основных параметров сотовой сети связи

В соответствии с заданием на курсовое проектирование и техническими параметрами, определяемыми стандартом ССС, исходными данными для проектирования являются:

. Стандарт UMTS

. Полоса частот BTS на передачу, МГц 1,9

. Число обслуживаемых абонентов 32000

. Вероятность блокирования вызова 0,11

. Допустимый процент времени уменьшения P_С/P_ПОМ

относительно защитного отношения 14%

. Площадь обслуживаемой территории, кв.км.160

. Параметр, определяющий диапазон случайных флуктуаций уровня

сигнала, дБ 7

. Чувствительность приемника MS, дБВт - 105

. Мощность передатчика BTS, Вт 800

. Коэффициент усиления антенны BTS, дБ 15

. Высота подвеса антенны BTS, м 26

. Полные потери в фидере BTS, дБ 3

2.3.1 Расчет числа радиоканалов. Общее число частотных каналов

Выделенных для развертки сотовой сети связи в данном месте, определяется по формуле

, (1)

где int (x) - целая часть числа х; F_k - полоса частот, занятая одним частотным каналом системы сотовой связи (частотный разнос между каналами).

2.3.2 Определение размерности кластера. Для определения необходимой размерности кластера С при заданных значениях p₀ и p_t используют соотношение

, (2)

где

p (C) - процент времени, в течение которого соотношения мощность сигнала/ мощность помехи на входе приемника MS будет находиться ниже защитного отношения .

Интеграл представляет собой табулированную Q-функцию

. (3)

Нижний придел этого интервала имеет вид

, (4)

где  и  выражены в дБ;

 - определяется соотношением

. (5)

В свою очередь значения  и  определяются по формулам

, (6)

, (7)

где  - параметр, который определяет диапазон случайных флуктуаций уровня сигнала в точке приема: . (8)

Коэффициент  в (7) представляет собой медианное значение затухания радиоволн на i-му направлении увеличении помехи. Эти коэффициенты обратно пропорциональны четверти степени расстояния до источника помехи. Величина М обозначает число "мешающих" базовых станций, расположенных в соседних кластерах.

Сначала рассмотрим случай, для всенаправленной антенны, где , ,  и , , ;

где  - число секторов.

Выберем значение С=3.

, (9)

Определим

Вычислив квадратный корень, из получившегося значения определяем

Отсюда следует

Теперь вычислим нижнюю границу Q-функции

Этому значению в таблице соответствует величина, равная , это значение приблизительно равно единице. Считая по формуле (2), получаем

Получившееся значение больше , которое из задания равно 10. Отсюда следует, что данный тип антенны и выбранное значение кластера не подходит для указанного стандарта.

Теперь рассмотрим случай для направленной антенны, у которой угол диаграммы направленности , , М=2 и , .

Выберем значение С=4.

Определим

Вычислив квадратный корень, получаем

Отсюда следует

Теперь вычислим нижнюю границу Q-функции

Этому значению в таблице соответствует величина, равная 0,0838. Считая по формуле (2), получаем

Получившееся значение немного меньше , отсюда вытекает, что данный тип антенны является наиболее подходящим.

2.3.3 Расчет числа радиоканалов, которые используются одной BTS. Число частотных каналов, которые используются для обслуживания абонентов в одном секторе соты, определяется по формуле

, (10)

Здесь  - число секторов.

2.3.4 Расчет допустимой телефонной нагрузки. Величина допустимой телефонной нагрузки в одном секторе одной соты определяется соотношением

(11)

при условии, что

, (12)

где ;

Подкоренное выражение больше, чем величина , т.к. .

2.3.5 Расчет числа абонентов, которые обслуживаются одной BTS. При заданной активности одного абонента в час наибольшей нагрузки можно рассчитать число абонентов, которые обслуживаются одной BTS по формуле

 (13)

2.3.6 Расчет количества базовых станций. Необходимое число базовых станций на заданной территории обслуживания определяется соотношением

, (14)

где  - заданное число абонентов, которых обслуживает сотовая сеть связи.

2.3.7 Расчет радиуса зоны обслуживания базовой станцией. Величину радиуса соты можно определить, используя выражение

 (3.15)

2.3.8 Расчет величины защитного расстояния. Величина защитного расстояния между BTS с одинаковыми частотными каналами определяется соотношением

 (16)

2.3.9 Расчет уровня сигнала на входе приемника MS. Необходимую мощность на входе приемника MS  при  и  определяют, пользуясь так называемым первым уравнением передачи.

 (17)

где  - коэффициент усиления антенны базовой станции, дБ;

f - средняя частота выделенного диапазона частот;

 - мощность передатчика BTS, дБВт;

 - потери в фидере BTS, дБ;

 - длинна фидера, которая может быть равной или больше высоты подвеса антенны BTS;

 - погонное ослабление фидера, дБ/м.

2.3.10 Расчет вероятности ошибки. Для определения вероятности ошибки, когда MS находится на границе зоны обслуживания BTS, необходимо использовать соотношение

 (18)

2.3.11 Расчет эффективности использования радиоспектра. Важным параметром сотовой сети связи является эффективность использования радиоспектра , обусловленная числом активных абонентов на 1 МГц полосы частот на передачу (или прием) BTS, то есть

 (19)

где полоса частот на передачу (или прием) , число активных абонентов

.

 (20)

где  - радиус территории, которая обслуживается, .

Отсюда

 (21)

.

2.3.12 Разработка частотно-территориального плана сети. Величина коэффициента повторного использования частот определяется соотношением

 (22)

Ранее рассчитано, что размерность кластера С=4. Тогда территориальное размещение BTS можно осуществить так, как показано на рисунке 4.

Рисунок 5 - План территориального размещения BTS

Определив значение коэффициента повторного использования частот, можно представить графически территориальный план сотовой сети.