Емкость соты

При WCDMA все пользователи используют общий физический ресурс — по­лосу частот в 5 МГц. Все пользователи приемопередатчиков TRX WCDMA работают в данной полосе частот одновременно, а различные операции раз­личаются по расширяющим кодам. В сетях доступа UTRAN первых систем UMTS использовался вариант WCDMA с частотным разделением направле­ний — WCDMA-FDD. В этом случае разные направления передачи на ин­терфейсе Uu используют разные полосы частот. Одним из самых интересных и, пожалуй, самым запутанным вопросом представляется вопрос о пропуск­ной способности приемопередатчиков TRX WCDMA. В глобальной системе мобильной связи GSM расчет пропускной способности TRX достаточно пря­молинеен. Однако так как радиоинтерфейс WCDMA организован иначе, а емкость системы ограничивается различными факторами, то определить пропускную способность приемопередатчиков TRX в системе WCDMA не очень просто.

Исходя из радиоусловий, давайте хотя бы в общем виде очертим теоретические оценки пропускной способности приемопередатчиков TRX WCDMA. Для упрощения задачи мы должны сделать следующие предположения:

• Все абоненты в зоне покрытия данного приемопередатчика TRX находятся на одинаковом удалении от антенны.

• Все абоненты используют одинаковый уровень мощности а, следова­тельно, вызываемые ими помехи также имеют одинаковый уровень мощности.

• Абоненты в зоне TRX используют одинаковую скорость следования бит, т.e. одинаковую скорость следования символов.

Определим при этих условиях параметр, называемый выигрышем от об­работки (Gp). Выигрыш Gp служит относительным показателем, который представляет собой отношение между всей доступной полосой частот BRf  и скоро­стью информационного потока бит в ней Binformation:

Gp=(BRf /Binformation)

Другой способ выразить выигрыш от обработки Gp заключается в использовании скорости чипов и передачи данных:

Gp = Скорость чипов / Скорость бит

В результате оба способа, если полученные значения выразить в децибе­лах, показывают увеличение защищенности (отношения сигнал—шум) на входе и выходе приемника.

Позже мы увидим, что Gp это фактически то же самое, что и коэффици­ент расширения SF. Заметьте, что обсуждаемая здесь основная полоса частот потока бит — это та, которая получена после согласования скоростей. В этом процессе исходная скорость бит абонента подгоняется под скорость несущего потока. Скорость несущих потоков фиксированная, например 30 кбит/с, 60 кбит/с, 120 кбит/с, 240 кбит/с, 480 кбит/с и 960 кбит/с. Скорость чипов в си­стеме постоянна и равна 3,84 Мчип/с (38 400 000 чип/с). Откуда, например, для скорости потока 30 кбит/с получим коэффициент расширения SF, равный:

Gp=38400000/30000=128=SF

Мощность Р, требуемая для передачи информации по одному каналу, равняется произведению энергии на бит и скорости цифрового потока:

P = (Eb * Binformation)

В то же время известно, что шум Nchannel одного канала, который ис­пользует только часть всей полосы частот BRf может быть выражен как:

Nchannel = BRf * N0

где N0 — спектральная плотность шума, Вт/Гц, а BRf — полоса частот, зани­маемая одним каналом.

Исходя из этого, соотношение сигнал/шум можно выразить в виде:

S / N = P / Nchannel = (Eb* Binformation) / BRf =(Eb* N0) / Gp.

Если предположить, что в зоне TRX находится X абонентов и что упро­щающие предположения данной главы верны, то это означает, что в стати­стическом смысле на одного абонента оказывают влияние X-1 абонентов. Это также означает, что выражение для отношения сигнал/шум можно выра­зить таким образом:

S / N = P / (P * (X-1)) = 1 / (X-1)

Далее, при большом числе абонентов, скажем десяти, это уравнение мо­жет быть упрощено:

S / N = 1 / (X-1) ?1 / X.

Теперь у нас есть два разных пути вычисления отношения сигнал/шум:

(Eb / N0) / Gp ? 1 / X и X ?  Gp / (Eb / N0).

Это уравнение дает очень грубое приближение и может использоваться только для оценки. «Официальный путь» расчета пропускной способности TRX требует использования несколько большего числа параметров.

Пример: Предположим, что используемый в соте коэффициент расшире­ния SF равен 128 и что при этой операции отношение Eb / N0 = 3 дБ. Сколь­ко абонентов может быть одновременно в соте, если ее обслуживает только один приемопередатчик TRX?

 X ? Gp / (Eb / N0) = 128/3 ? 128/2 = 64 абонента.

Это максимальное число абонентов, которое теоретически может быть обслужено одним приемопередатчиком с учетом помех, возникающих внутри соты. На практике соседние соты создают помехи между сотами. Если пред­положить, что помехи между сотами равны помехам внутри соты, то суммар­ное число пользователей должно быть сокращено до 32.

Отношение Eb / N0 представляет особый интерес. Это параметр, который может иметь несколько значений и характеризует несущие на радиоинтерфейсе. Соответственно, можно констатировать, что отношение Eb / N0 ока­зывает заметное влияние на пропускную способность соты и TRX, поскольку определяет число одновременно работающих пользователей. В связи с соот­ношением Eb / N0 могут рассматриваться следующие задачи:

•      N0 постоянная, которая включает характерные параметры некоторых приемников;

•     Eb естественно изменяющаяся величина, которая зависит от последующих пунктов;

•     отношение Gp / SF: чем больше SF, тем меньше Eb;

•     чем больше скорость передами бит, тем больше Eb, что непосредственно следует из предыдущего пункта;

•     расстояние между приемниками мобильной и базовой станций: чем больше расстояние, тем больше Eb;

•     скорость перемещения мобильной станции: чем выше скорость, тем выше Eb.

Приведенный выше расчет представляет грубый метод оценивания ем­кости TRX, но существует достаточно много других способов сделать это. Для выяснения деталей этого рекомендуем обратиться к книге Холма и Тоскала (Holma, Toskala: WCDMA for UMTS, 2001).

 

Поиск по сайту

Регистрация / Вход

Голосование

Какому вендору 3G оборудования Вы больше доверяете

Все права защищены.
По всем вопросам обращаться по e-mail: poshtax@yandex.ru