Расчет бюджета радиолиний в системах сотовой мобильной связи.

Расчет бюджета радиолинии в сотовых системах связи, являющийся одной из важных задач при проектировании таких систем, зависит от быстрых многолучевых релеевских замираний, медленных логарифмически нормальных затенений, от потерь при распространении радиоволн с расстоянием и т.д.

 

Главными параметрами при расчете являются мощности передатчиков (MS и BTS) и интервал повторного использования частот. Эти параметры определяются для заданного качества передачи, то есть для заданного значения вероятности ошибки на бит и допустимой надежности связи. В свою очередь, вероятность ошибки на бит — BER = ty(C / N) — является функцией от отношения сигнала к шуму и для GMSK (модуляции в стандарте GSM) составляет ~ 1СГ3 при C/N = 30 дБ. Надежность радиосвязи определяется частью зоны обслуживания, в пределах которой не может поддерживаться требуемое качество связи.

 

При проектировании сотовой системы мобильной связи требование к качеству передачи определяется из знания характеристики передачи в условиях воздействия только многолучевых релеевских замираний без учета логарифмически нормальных затенений [7.1]. Надежность же связи определяется исходя из предположения логарифмически нормального затенения и изменения потерь при распространении в зависимости от расстояния.

Данное выражение позволяет в зависимости от того, как перераспределяются энергетические запасы C/N и СЦ, оценить возможные значения вероятности потери связи. Расчет по формуле (7.11) позволяет оценить энергетические запасы по соотношению сигнал/помеха S/I и сигнал/шум S/N, при этом, как показано в работе [7.2], надежность связи при наличии теплового шума и соканальных помех должна определяться исходя из масштаба системы и ее уровня качества. Например, когда допускается суммарное значение вероятности потери связи Рв~ 0,1, то можно сделать расчет линии связи: либо для условий, когда запас по С/N -15 дБ, а запас по СII -12 дБ, то есть предполагать, что можно отдать приоритет тепловому шуму, либо для условий, когда C/N < 10 дБ, а СЦ ~ 15 дБ, то есть предполагать, что можно отдать приоритет соканальным помехам, при этом первый вариант больше подходит для сотовой системы с большими размерами сот, а второй — для системы с малыми размерами сот и большой емкостью.

Когда надежность связи определяется для соответствующих факторов отдельно, то энергетические запасы по C/N и СЦ могут вычисляться отдельно. Например, если суммарная вероятность потери связи составляет Рв ~ 0,05 и из них 0,01 часть выделена на тепловой шум, а 0,04 части — связаны с соканальными помехами, то требуемые энергетические запасы по C/N и СЦ определяются из решения уравнения (7.11). В данном примере значения C/N и СЦ при Рв > 0,05 следующие: C/N ~ 15 дБ, СЦ ~ 16 дБ. Основываясь на взаимосвязи между надежностью связи и энергетическими запасами, можно найти мощность передатчика и интервал повторного использования каналов, которые являются основными параметрами при расчете линии мобильной связи. Пороговые значения для локального среднего C/N (Г) и локального среднего СЦ (Л) устанавливаются с учетом требований к качеству передачи в условиях воздействия чисто релеевских замираний без учета логарифмически нормального затенения. Допустимые значения вероятности потери радиосвязи из-за воздействия теплового шума и соканальных помех могут быть определены отдельно, в зависимости от уровня сигнала и отношений С IN и СЦ. В работе [7.1] показаны алгоритмы определения мощности передатчика при заданных географических потерях связи, вероятности потери связи в пределах соты, на границе соты, при учете запаса по C/N, требуемой вероятности BER, порогового значения C/N и параметров линии радиосвязи (рис. 7.4), по формуле:

где Гт — территориальное среднее значение сигнала и C/N, kTBNF — мощность шума приемника, LP — потери мощности на расстоянии от BTS до MS, GBts и Gms — коэффициенты усиления антенн BTS и MS, включающие потери в фидерах передатчика и приемника соответственно.