3.2.1 Розрахунок чутливості приймача lte

Мінімально допустимий рівень сигналу на вході приймача визначається за формулою:

P_пр(дБмВт)= P_ш(дБмВт)+ (E_b/N₀)_треб(дБ) – G_обр(дБ) (3.5)

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

Pш - потужність власних шумів приймача.

Основні параметри використовуються у розрахунку:

Eb/N0 - відношення середньої енергії біта до спектральної щільності шуму. Залежність відносини Eb/N0 залежить від таких показників як швидкості пересування абонента і радіоканалу, тип сервісу.

Мінімально допустимий рівень сигналу на вході приймача залежить від необхідного відносини Eb/N0, швидкості передачі даних користувача, якості аналогових компонентів приймача, рівня перешкод. Перешкоди створюють джерела: абоненти з обслуговуючої стільники, абоненти обслуговуються іншими сотами, а також інші джерела, що створюють діючі в діапазоні використовуваного частотного каналу.

Потужність власних шумів приймача

P_ш= N+K_ш (дБмВт),……………………. (3.6)

де N - потужність теплового шуму в приймачі, дБмВт

N= k∙T∙B,…………………………………….. (3.6)

де k-постійна Больцмана (1.38 ∙ 10-23 Дж / K), T - температура провідника.

Потужність теплового шуму в приймачі залежить від смуги пропускання фільтра. Для стандарту LTE смугу узгодженого фільтра можна прийняти рівною 3.9 МГц.

Коефіцієнт шуму приймача для лінії DL Кш = 8 дБ, а для лінії UL

Кш = 2 дБ

Визначити чутливість приймача Pпр (дБмВт), 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 шума E_b/N₀ (дБ),

виграшш від обработки G_обр(дБ).

Тип лінії - UL, T = 20°, В = 3,84 МГц, К_ш = 2 дБ, G_обр= 4 дБ.

Послуга – телефонія,

скорость абонента – 3 км/час.

Визначаємо з таблиці значення E_b/N₀ = 7,9 дБ.

N= k∙T∙B=1.38∙10^-23∙293∙3.84∙10⁶=1.55∙10^-14 Вт,

N=10∙log(1.55∙10^-14/0.001)=-108,2 дБмВт.

Потужність власних шумів приймача

Pш = N + kш = -108,2 + 2 = -106,2 дБ.

чутливість приймача

Pпр = -106, 2 + 7,9 - 4 = - 102,3 дБ.

Тип лінії - DL, T = 25 °, В = 4,2 МГц, Кш = 8 дБ, Gобр = 5 дБ.

Послуга - телефонія,

швидкість абонента - 3 км / год.

Визначаємо з таблиці значення Eb/N0 = 4,4 дБ.

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

N = 10 ∙ log (1.72 ∙ 10-14/0.001) = -107,7 дБмВт.

Потужність власних шумів приймача

Pш = N + kш = -107,7 + 8 = -99,7 дБ.

чутливість приймача

Pпр = -99, 7 + 4,4 - 4 = - 99,3 дБ.

3.2.2 Розрахунок максимально допустимих втрат мережі lte

Максимально допустимі втрати

LMARL = PEIRP – SRx + GRxA – LRxF –MBuild – MInt – MShade +GHO, ……(3.7)

де P_EIRP – ЭіВП передатчика, дБ; S_Rx – чутливість приемника, дБ;

G_RxA – коэфіциєнт підсилення антени, дБи; L_RxF – втрати в фідерному тракті, дБ;

M_Build – запас на проникнення в приміщення, дБ; M_Int – запас на внутрисистемні перешкоди, дБ;

M_Shade – запас на затінення , дБ; G_HO – виграш от хендовера, дБ.

Запас на допустимі внутрішньосистемні перешкоди.

При розрахунку використовується величина запасу на внутрішньосистемні перешкоди, яка характеризує зростання потужності шуму на вході приймача. Для розрахунку, приймають що запас на внутрішньосистемні перешкоди дорівнює:

M_Int =-10∙log₁₀(1-η),…………………………… (3.8)

где η – відносна загрузка соти в восходящей або нисходящей лінії.

Як видно, запас на внутрішньосистемні перешкоди це функція від завантаження стільники, чим більше дозволена навантаження в соте, тим більшу величину запасу необхідно врахувати в розрахунку. При зростанні навантаження до 100% запас на перешкоди прагне до нескінченності і зона обслуговування стільники зменшується до нуля. Залежність значення даної величини від завантаження стільники представлена ​​на рисунке 3.1.

Рисунок 3.2 - Залежність значення запасу на внутрішньосистемні перешкоди від значення відносної завантаження стільники

Виграш за рахунок м'якого хендовера.

М'який хендовер має місце в тому випадку, коли мобільна станція з'єднана як мінімум з двома сотами одночасно. У разі, якщо ці стільники належать двом різним базовим станціям (Node B), то об'єднання двох висхідних каналів здійснюється контролером радіомережі (RNC). У разі, якщо стільники належать однієї базової станції об'єднання сигналів здійснюється базовою станцією. У низхідній лінії об'єднання двох каналів здійснюється RAKE-приймачем мобільної станції методом оптимального складання. Можна розглядати, як метод разнесенного прийому, при використанні якого сигнали різних каналів складаються з урахуванням їх вагових коефіцієнтів, а коефіцієнти підсилення в кожному каналі прямо пропорційні середньоквадратичному значенням потужності сигналу і обернено пропорційні середньоквадратичному значенням потужності шуму в цих каналах.

При оптимальному складення ставлення

сигнал / шум на виході максимально. Виграш від м'якого хендовера досягається за рахунок макро-разнесенного прийому, отже зменшує негативні ефекти від тіньових зон і завмирань. У реальному мережі, зони обслуговування більшості сот перетинаються. На кордоні стільники мобільна станції може вибрати кращу соту з доступних в даний момент, тобто є мобільна станція не обмежена одним з'єднанням. Це веде до того, що запас на завмирання може бути знижений при розрахунку бюджету радіолінії, відбувається зменшення необхідного значення Eb/N0. Виграш від м'якого хендовера залежить від умов поширення радіохвиль. У містах, де завмирання сигналів дуже істотні, кореляція між сигналами, які прийшли від різних джерел мала, як результат зростає виграш від використання м'якого хендовера. І навпаки в сільській місцевості, коли сигнали незначно схильні завмирань, кореляція між сигналами від різних джерел зростає, і виграш зменшується. Величина виграшу може змінюватися в межах 2-5 дБ. Типова величина виграшу для розрахунку бюджету радіолінії становить 2-3 дБ.

Обмеження управління потужністю або запас на швидкі завмирання. Алгоритм швидкого управління потужністю введений в UMTS для того,

щоб підтримувати необхідну значення Eb/N0 на вході приймача постійним під час швидких завмирань, обумовлених многолучевостью. глибина завмирань може доходити до 30 дБ. Швидке управління потужністю особливо важливо для абонентів мають малу швидкість пересування, так як вони не можуть швидко змінити своє становище для компенсації глибоких завмирань. На кордоні стільники, потужність передавача мобільної станції максимальна, таким чином, не залишається запасу на управління потужністю для компенсації швидких завмирань.

Для того, щоб врахувати цей процес у розрахунку задамося величиною запасу на швидкі завмирання. Величина запасу на швидкі завмирання залежить від швидкості абонента. Типові значення величини запасу в залежності від швидкості абонента представлені в таблиці 2.3

Таблиця 2.3 - Типичні значення величини запаса на швидке замирання

Тип абонента, Швидкість пересування	Типічна величина запасу на швидкі замирання
Невелика швидкість (3км/год)	3-5 дБ
Середня швидкість (50 км/год)	1-2 дБ
Велика швидкість (120 км/год)	0.1 дБ

Розрахувати максимально допустимі втрати L_MARL в мережі LTE, якщо відомі:

ЭіВП передатчика - P_EIRP (дБ),

чутливість приемника - S_Rx,(дБ),

коэфіциєнт підсилення антени - G_RxA (дБи),

втрати в фідерном тракті -L_RxF, (дБ),

запас на проникнення в приміщення - M_Build ,( дБ),

запас на затенення - M_Shade, (дБ),

виграш от хэндовера - G_HO (дБ),

загрузка соты - η.

Таблиця 2.4 - Вихідні дані

Примітка: типові значення запасу на проникнення:

• - 22 дБ в умовах щільної міської забудови;

• - 17 дБ в умовах середньої міської забудови;

• - 12 дБ в умовах рідкісної забудови (в передмісті);

• - 8 дБ в сільській місцевості (на відкритій місцевості в автомобілі).

P_EIRP = 61,52дБ, S_Rx = -99,3 дБ, G_RxA = 19 дБ, L_RxF = 0,38 дБ, η.= 0,8,

M_Build=17дБ, M_Shade = 9 дБ, G_HO = 3дБ.

Визначимо запас на завади M_Int, дБ

M_Int =-10∙log₁₀(1-η) = -10 lg(1 - η) = -10 lg 0,2 = 6,9 дБ.

Максимально допустимі втрати

L_MARL = 61,52 + 99,3т+19 -0,38 -6,9 – 17 – 9 + 3= 149,5 дБ.