Báo cáo bài tập lớn Thông tin di động - Bài toán về quy hoạch cell

12 824 0
Báo cáo bài tập lớn Thông tin di động - Bài toán về quy hoạch cell

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM BỘ MÔN VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN: THÔNG TIN DI ĐỘNG GVHD: Ths Tạ Trí Nghĩa SINH VIÊN THỰC HIỆN: Ngô Tấn Bình Hồ Hữu Thanh Liêm Năm học 2014- 2015 TÓM LƯỢC Bài toán quy hoạch cell toán phố biến kỹ sư thiết kế mạng thông tin di động.Dưới hướng dẫn thầy giúp đỡ bạn lớp Project nhỏ hoàn thành tiến độ yêu cầu đề Bài toán thiết kế cell cho khu vực, sử dụng thiết bị RBS2206 Khu vực hoạt động băng tần 1800 900 Mhz, bao gồm 13 cell, sử dụng TMA, số carriers 117, chiều cao trạm BTS nâng lên 35m bán kính cell 0.516 km Kinh phí cho khu vực 1.807.000 USD Khu vực hoạt động băng tần 1800 900 Mhz bao gồm 23 cell, sử dụng khuếch đại TMA, số carriers tổng cộng 90 carriers, chiều cao trạm BTS 60m bán kính cell 0.634km Chi phí cho khu vực 2.691.000 USD Khu vực hoạt động băng tần 900 Mhz bao gồm 15 cell, không sử dụng khuếch đại TMA, số carriers tổng cộng 36 carriers, chiều cao trạm BTS 30m bán kính cell 0.92 km Chi phí cho khu vực 705.000 USD Khu vực hoạt động băng tần 900 Mhz bao gồm 61 cell, không sử dụng khuếch đại TMA, số carriers tổng cộng 36 carriers, chiều cao trạm BTS 30m bán kính cell 1.062 km Chi phí cho khu vực 2.867.000 USD Khu vực hoạt động băng tần 900 Mhz bao gồm 126 cell, sử dụng khuếch đại TMA, số carriers tổng cộng 36 carriers, chiều cao trạm BTS 45m bán kính cell 1.5 km Chi phí cho khu vực 4.158.000 USD Chi phí tổng cộng cho khu vực 12.228.000 USD YÊU CẦU : Đề xuất quy hoạch cell cho nhà cung cấp dịch vụ để phủ sóng cho thành phố trung bình sau: Khu Vực      Diện Mật độ Số lượng tích (Km2) (người/Km2) gọi trung bình 18000 24 9250 33 2000 179 1500 737 150 Thời gian trung bình gọi 2 2 Hệ số suy hao (n) 3.5 3 Độ lệch chuẩn (σ,dB) 10 8 6 Sử dụng băng tần phổ tần số GMS 900, GMS 1800 Tỉ số tính hiệu can nhiễu (C/I) hệ thống tối thiểu 12 dB Phần tram diện tích phủ sóng tối thiểu 90% Xác suất nghẽn cell tối đa 2% Chiều cao (effective height) anten trạm gốc (BS) thiết kế từ 30 – 60 m      Công suất phát 45.5 dBm Chiều cao anten phát từ 30 – 60m Chiều cao anten thu 2m Độ nhạy Ms = -104 dB Độ nhạy BTS = -111 dB THIẾT BỊ SỬ DỤNG & GIẢ THIẾT: RBS 2206 ( công suất phát lớn độ nhạy nhỏ )  Số transceivers : 2-12 (6 dTRU)  Số sectors : 1-3  Công suất phát : 35W/45.5dBm  Độ nhạy : -111dBm Mobile Station  Công suất phát : lớp 33dBm lớp 29dBm (chọn lớp để tính toán để thỏa lớp &5)  Độ nhạy : -104dBm - Các BTS ban đầu không sử dụng TMA - SFM Shadow fading margin - Mỗi carrier có TS - Sử dụng mô hình cell hình lục giác, S=2.6*R2 THỰC HIỆN: Bảng tra tìm mối liên hệ phần trăm phủ sóng xác suất phủ sóng biên Mô hình thành phố lớn , fc ≥ 300Mhz  Chọn hre=2m => a(hre)= 3.2log(11.75hre)2- 4.97 =1.0454 dB Vậy a(hre) = 1.0454dB  sử dụng cho tính toán Lp khu vực  GSM 900 có 41 carriers, GSM 1800 có 78 carriers Khu vực Số người sử dụng dịch vụ( 30%) 48600 66600 19800 80550 33165 Tổng dung lượng Earlang/ user 3240 4440 660 2685 1105.5 1/15 1/15 1/30 1/30 1/30 Downlink: PoutBTS – LCBTS – LFBTS.hte + GABTS – Lp + GAMS – LFMS – LBldg – LBody –Lcar - MFFM – SFM ≥ SMS 45.5 – – 0.065*hte + GABTS – Lp +0 – – 10 – 3- –3- SFM ≥ -104 124.5 – 0.065*hte + GABTS – Lp– SFM ≥ Uplink: PoutMS – LFMS + GAMS – Lp + GABTS – LFBTS*hte + GdBTS – LBldg – LBody –Lcar - MFFM – SFM ≥ SBTS 29 – Lp + GABTS – 0.065*hte + –10 - - - – SFM ≥ -111 121 – Lp + GABTS – 0.065*hte – SFM ≥ a Khu vực 1:  Sử dụng 120o sectoring  Phần trăm diện tích phủ sóng 90%:  Pcov=0.76, σ =10 Pcov = – Q(SFM/σ) Q(SFM/σ) = 0.24 Sử dụng bảng tra ta SFM/σ = 0.7 => SFM = dB  Ban đầu ta lựa chọn chiều cao tối thiểu hte= 30m Xét tần số 900 Mhz (Sử dụng mô hình Hata thông thường ) Lp (dB) = 69.55 + 26.16log fc – 13.82 log(hte) – a(hre) + (44.9 -6.55log(hte))log(d) - Downlink: Sử dụng công cụ Excel ta tính Lp ≤ 130.55 dB Từ biểu thức Lp(dB) phía trên, sử dụng Excel ta tính được: d ≤ 1.4027 km - Uplink: Sử dung Excel ta tính Lp ≤ 128.05 dB => d ≤ 1.1918 km Xét tần số 1800Mhz ( Sử dụng mô hình Hata PCS) Lp(dB) = 46.3 + 33.9log(fc) -13.82loghre – a(hre) +(44.9 – 6.55loghte)logd + CM Với CM = 3dB - Downlink Sử dụng công cụ Excel ta tính Lp ≤ 131.55 dB - Từ biểu thức Lp(dB) phía trên, sử dụng Excel ta tính được: d ≤ 0.6477 km Uplink Với giá trị bảng ta suy điều kiện suy hao Lp ≤ 128.05 dB Sử dụng công thức Lp cho mô hình Hata PCS suy : d ≤ 0.5152 km Vậy điều kiện định bán kính cell uplink 1800Mhz d ≤ 0.5152 km (√3𝐾) 𝑛  C/I ≥ 12dB => ≥ 12dB, n=4  K≥1.867  Chọn K=3 (cells/cluster)  sectors/cluster  Số Carriers/ sector : 118/9 = 13.1111  Chọn K= 13  Số Channels / 1sector : (8*13-4)=100 (4 TS báo hiệu)  Xác suất nghẽn cell tối đa 2% Dùng bảng Erl B ta dung lượng sector ρsector= 87.97 Erl  Số cell cần dùng: user*ρu/(3*ρsector) = 12.2769  Chọn số cell 13  Diện tích cell: 9/13 = 0.6923 km2  Bán kính cell: dR=0.516km (không thỏa điều kiện bán kính) Xét cho uplink 1800Mhz Ta quét chiều cao h từ 30- 35 tính lại Lp giới hạn bán kính cho Cell từ ta định phù hợp dR : Quét chiều cao anten h1 30 h2 35 h3 40 h4 45 h5 50 h6 55 h7 60 Lp(dB) 128.05 127.725 127.4 127.075 126.75 126.425 126.1 BK hata PCS_uplink 0.515238174 0.531657271 0.545067604 0.555991704 0.564816324 0.571839052 0.577295967 Vậy với điều kiện d ≤ 0.5317 km dR thỏa mãn  Thay d=dR = 0.516, tính lại công suất phát: ( Tại 1800Mhz) Tổn hao Lp : Lp(dB) = 46.3 + 33.9log(fc) -13.82loghre – a(hre) +(44.9 – 6.55loghte)logd + CM =127.3039 dB PoutBTS – LCBTS – LFBTS.hte + GABTS – Lp + GAMS – LFMS – LBldg – LBody –Lcar - MFFM – SFM ≥ SMS  PoutBTS ≥ 41.58 dBm Vậy sector nên phát mức công suất để đảm bảo lượng can nhiễu tránh hao phí điện  Chi phí cho cell :  Số carriers cho cell : 39 carriers  Chiều cao trạm 35m : 6000+ 1000 =7.000 USD  BTS :15000 USD ( có sẵn carrier )  Số carriers sử dụng thật : 39-1 = 38  chi phí tăng thêm : (39-1)*3000 = 114.000 USD  Chia sector :2000 USD  Bộ TMA : 1000 USD  Tổng chi phí cho cell : 139.000 USD  Tổng chi phí cho khu vực 1: 13* 139.000 = 1.807.000 USD b Khu vực 2:  Sử dụng 120o sectoring  Phần trăm diện tích phủ sóng 90%:  Pcov=0.755, σ =8 Pcov = – Q(SFM/σ) ( hàm Q lấy tích phân hàm Gauss từ t +∞ ) Q(SFM/σ) = 0.245 với σ/n = 2.3 Sử dụng bảng tra ta SFM/σ = 0.69 => SFM = 5.52 dB  Ở ta sử dụng băng tần để tính toán, giá trị điều kiện bán kính thông thường phụ thuộc vào Uplink 1800Mhz, để giảm bớt sai sót tính toán ta cần tính cho đường ( Cách tính cho đường up down 900 Mhz hoàn toàn tương tự) - Sử dụng mô hình Hata PCS cho thành phố lớn Lp(dB) = 46.3 + 33.9log(fc) -13.82loghre – a(hre) +(44.9 – 6.55loghte)logd + CM Với CM = 3dB Ta quét giá trị độ cao từ 30 đến 60 m từ đưa điều kiện giới hạn bán kính , công thức để tính Lp : PoutMS – LFMS + GAMS – Lp + GABTS – LFBTS*hte + GdBTS – LBldg – LBody –Lcar - MFFM – SFM ≥ SBTS Sử dụng công cụ Excel ta có : Quét chiều cao anten h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 30 35 40 45 50 55 60 (√3𝐾) Lp(dB) BK cell Hata PCS ( d: km) 129.53 129.205 128.88 128.555 128.23 127.905 127.58 0.567575733 0.586377336 0.601818439 0.614478128 0.624785374 0.633070522 0.639595854 𝑛  C/I ≥ 12dB => ≥ 12dB, n=3.5  K≥2.4, Chọn K=3 (cells/cluster)  sectors/cluster Bài toán trường hợp có khác trường hợp chỗ ta chọn hết tất sóng mang ( 118 carriers ) dẫn đến số channels sector tăng lên, dẫn đến dung lượng Erl cell tăng làm cho số cell giảm xuống Tuy nhiên số cell giảm xuống nhỏ diện tích lại lớn điều làm cho bán kính phủ sóng cell lớn, không thỏa điều kiện bán kính bảng mà ta tính Ta chọn 90 carriers  có 10carriers/ sector  Số channels/1sector: 76  Xác suất nghẽn cell tối đa 2% Dùng bảng Erl B ta dung lượng sector ρs= 64.86 Erl  Số cell cần dùng: user*ρu/(3*ρsector) = 22.8184  Chọn số cell 23  Diện tích cell: 24/23 = 1.0434 km2  Bán kính cell: dR=0.63351(< 0.636 km hte = 60m )  Thay d=dR, tính lại công suất phát: ( Tại 1800Mhz) Tổn hao Lp : Lp(dB) = 46.3 + 33.9log(fc) -13.82loghre – a(hre) +(44.9 – 6.55loghte)logd + CM =127.472 dB PoutBTS – LCBTS – LFBTS.hte + GABTS – Lp + GAMS – LFMS – LBldg – LBody –Lcar - MFFM – SFM ≥ SMS  PoutBTS ≥ 41.89 dBm Vậy sector nên phát mức công suất để đảm bảo lượng can nhiễu tránh hao phí điện  Chi phí cho cell:  Số carriers cho cell : 30 carriers  Trạm BTS 60m : (60-30)/5*1000+ 6000 = 12.000USD  BTS :15000 ( có sẵn carriers )  Số carriers tăng thêm : (30 -1) *3000 = 87.000 USD  Chia sector : 2000 USD  Bộ TMA : 1000 USD Tổng chi phí cho cell : 117.000 USD Tổng chi phí khu vực 2: 117.000 *23 = 2.691.000 USD c Khu vực 3:  Sử dụng 120o sectoring  Phần trăm diện tích phủ sóng 90%:  Pcov=0.775, σ =8 Pcov = – Q(SFM/σ) với σ/n = 2.67 Q(SFM/σ) = 0.225 Sử dụng bảng tra ta SFM/σ = 0.6 => SFM = 4.8 dB  Khu vực có số dân sử dụng dịch vụ di động tương đối nên ta cần cần nhắc, ban đầu ta sử dụng băng tần cho thiết kế Điều dẫn đến lợi số cell tính bán kính d cell lại không thỏa điều kiện Do nhóm định sử dụng băng tần 900Mhz chấp nhận số cell tăng lên thỏa tất yêu cầu toán - Sử dụng mô hình Hata cho thành phố lớn Lp (dB) = 69.55 + 26.16log fc – 13.82 log(hte) – a(hr) + (44.9 -6.55log(hte))log(d)  Vì công suất uplink MB nhỏ gần gấp đôi so với công suất phát BS, điều làm cho Lp nhỏ hơn, dẫn đến điều kiện ràng buộc d uplink 900Mhz nhỏ Do ta xét uplink 900Mhz Uplink: Lp (dB) = 69.55 + 26.16log fc – 13.82 log(hte) – a(hre) + (44.9 -6.55log(hte))log(d) Sử dụng Excel ta tính điều kiện suy hao chiều cao thay đổi từ 30- 60m Công thức để tính Lp: ( ý không sử dụng TMA ) PoutMS – LFMS + GAMS – Lp + GABTS – LFBTS*hte + GdBTS – LBldg – LBody –Lcar - MFFM – SFM ≥ SBTS Quét chiều cao anten h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 30 35 40 45 50 55 60 (√3𝐾) Lp(dB) BK cell Hata ( d: km) 127.25 126.925 126.6 126.275 125.95 125.625 125.3 1.130487462 1.178124587 1.218497951 1.252790331 1.28188297 1.306458434 1.327061811 𝑛  C/I ≥ 12dB => ≥ 12dB, n=3  K≥3.34  Chọn K=4 (cells/cluster)  12 sectors/cluster  Số carriers / 1sector : 41/12 = 3.417  chọn carriers / 1sector  Số channels/ 1sector : 4*8- = 22  Xác suất nghẽn cell tối đa 2% Dùng bảng Erl B ta dung lượng sector ρs= 14.9Erl  Số cell cần dùng: user*ρu/(3*ρsector) = 10.0456  Chọn số cell 15  Diện tích cell: 33/15 = 2.2 km2  Bán kính cell: dR=0.91987 ( SFM = 4.32 dB Khu vực có số dân sử dụng dịch vụ di động tương đối nên ta cần cân nhắc, ban đầu ta sử dụng băng tần cho thiết kế Điều dẫn đến lợi số cell tính bán kính d cell lại không thỏa điều kiện Do nhóm định sử dụng băng tần 900Mhz chấp nhận số cell tăng lên thỏa tất yêu cầu toán - Sử dụng mô hình Hata cho thành phố lớn Lp (dB) = 69.55 + 26.16log fc – 13.82 log(hte) – a(hre) + (44.9 -6.55log(hte))log(d)  Vì công suất uplink MB nhỏ gần gấp đôi so với công suất phát BS, điều làm cho Lp nhỏ hơn, dẫn đến điều kiện ràng buộc d uplink 900Mhz nhỏ Do ta xét uplink 900Mhz Uplink: Lp (dB) = 69.55 + 26.16log fc – 13.82 log(hte) – a(hre) + (44.9 -6.55log(hte))log(d) Sử dụng Excel ta tính điều kiện suy hao chiều cao thay đổi từ 30- 60m Công thức để tính Lp: ( ý không sử dụng TMA ) PoutMS – LFMS + GAMS – Lp + GABTS – LFBTS*hte + GdBTS – LBldg – LBody –Lcar - MFFM – SFM ≥ SBTS Quét chiều cao anten h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 900 30 35 40 45 50 55 60  C/I ≥ 12dB => (√3𝐾) 𝑛 ≥ 12dB, n=3 Lp(dB) BK cell Hata ( d: km) 127.73 127.405 127.08 126.755 126.43 126.105 125.78 1.166520811 1.216157252 1.258275246 1.29409581 1.324528911 1.350279543 1.371910854  K≥3.34  Chọn K=4 (cells/cluster)  12 sectors/cluster  Số carriers / 1sector : 41/12 = 3.417  chọn carriers / 1sector  Số channels/ 1sector : 3*8- = 22  Xác suất nghẽn cell tối đa 2% Dùng bảng Erl B ta dung lượng sector ρs= 14.9Erl  Số cell cần dùng: user*ρu/(3*ρsector) = 60.067  Chọn số cell 61  Diện tích cell: 179/61 = 2.93 km2  Bán kính cell: dR=1.06Km ( SFM = 4.74 dB  Khu vực có số dân sử dụng dịch vụ di động tương đối nên ta cần cần nhắc, ban đầu ta sử dụng băng tần cho thiết kế Điều dẫn đến lợi số cell tính bán kính d cell lại không thỏa điều kiện Do nhóm định sử dụng băng tần 900Mhz chấp nhận số cell tăng lên thỏa tất yêu cầu toán - Sử dụng mô hình Hata cho thành phố lớn Lp (dB) = 69.55 + 26.16log fc – 13.82 log(hte) – a(hr) + (44.9 -6.55log(hte))log(d) 10  Vì công suất uplink MB nhỏ gần gấp đôi so với công suất phát BS, điều làm cho Lp nhỏ hơn, dẫn đến điều kiện ràng buộc d uplink 900Mhz nhỏ Do ta xét uplink 900Mhz Uplink: Lp (dB) = 69.55 + 26.16log fc – 13.82 log(hte) – a(hre) + (44.9 -6.55log(hte))log(d) Sử dụng Excel ta tính điều kiện suy hao chiều cao thay đổi từ 30- 60m Công thức để tính Lp: ( ý không sử dụng TMA ) PoutMS – LFMS + GAMS – Lp + GABTS – LFBTS*hte + GdBTS – LBldg – LBody –Lcar - MFFM – SFM ≥ SBTS Quét chiều cao anten h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 900 30 35 40 45 50 55 60 (√3𝐾) Lp(dB) BK cell Hata ( d: km) 130.31 129.985 129.66 129.335 129.01 128.685 128.36 1.380817321 1.442635938 1.495414091 1.540599087 1.579271006 1.612267792 1.640259726 𝑛  C/I ≥ 12dB => ≥ 12dB, n=3  K≥10.57  Chọn K=12 (cells/cluster)  36 sectors/cluster  Số carriers / 1sector : 41/36 =  chọn carriers / 1sector  Số channels/ 1sector : 1*8- =  Xác suất nghẽn cell tối đa 2% Dùng bảng Erl B ta dung lượng sector ρs= 2.935Erl  Số cell cần dùng: user*ρu/(3*ρsector) = 125.8  Chọn số cell 126  Diện tích cell: 737/126 = 5.849 km2  Bán kính cell: dR=1.5Km (

Ngày đăng: 30/10/2016, 00:12

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan