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Anno Accademico 2007-08 Trasmissioni radiomobili 1 Universita’ di TorVergata- Facolta’ di Ingegneria Trasmissioni Radiomobili (IV parte) Anno Accademico 2007-2008 Antonio Saitto-Romeo Giuliano

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 1

Universita’ di TorVergata-Facolta’ di Ingegneria

Trasmissioni Radiomobili (IV parte)

Anno Accademico 2007-2008Antonio Saitto-Romeo Giuliano

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 2

Analisi delle prestazioni di un sistema cellulare

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 3

Parametri del canale

•Banda di coerenza Bc

•Banda doppler Bd=v/

•Delay spread m=1/Bc

•Tempo di coerenza t0=1/Bd

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 4

Canale Selettivo in frequenza

Se il canale selettivo in frequenza mantiene il notch nella banda l’errore non e’ eliminabile facilmente, a meno di usare tecniche di frequency hopping

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 5

Valutazione in presenza di affievolimento

r(t)=e-jsi(t)+(t), 0<t<T

P2(b)=Q( b) b= 2Eb/N0

P2=∫ P2(b)p(b)db

0

Assumendo una distribuzione di Rayleigh si ha

P2=1/2(1- ( ^b /(1+^

b))

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 6

Bilancio di radio collegamento (1)

PTGT

Ls

GR

PR=PTGTGR/Ls

N=N0B

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 7

Bilancio di radio collegamento (2)

Pr/N=EbR/BN0=PTGTGR/(L(d)N0B)

Eb/N0>(Eb/N0)0Ms

Eb/N0=(B/R) PTGTGR/(L(d)N0BMs)

Prel=Prob{SNRmed(d)-dBN(0,1)>SNR0}=prob{dBN(0,1)<Ms}

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 8

Bilancio di radio collegamento (3)

Prel=prob{dBN(0,1)<Ms}

Q(Ms/dB )=1-Prel

1-Relaibility

0.01%

0.10%

1.00%

10.00%

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

Ms/sigma

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 9

Analisi delle tecniche di accesso per una Rete cellulare

• I parametri piu’ importanti al fine di questa breve analisi sono:– Copertura del territorio– Prestazioni di una singola zona di copertura

(cella)– Interferenza tra le zone di copertura– Capacita’ di traffico a parita’ di banda occupata

per zona– Riuso di frequenza

• Le tecniche piu’ usate sono:– Systema FDMA (Frequency Division Multiple Access)

– Sistema Multi Frequency TDM-TDMA (Time Division Multiplexing -Time Division Multiple Access)

– Sistema DS-SS o CDM-CDMA (Code Division Multiplexing-Code Division Multiple Access)

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 10

Copertura del territorio

Area del territorio

A=M celleLato della cella

dArea cella

33d2/2Schema di riuso

Nf

Fattore di riuso di frequenza

A/(3Nf3d2/2)

Banda disponibile

BA/(3Nf3d2/2

Frequency reuse

M/Nf

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 11

Schema di Riuso

Distanza tra i centri di celle isofrequenza =d(3N)

Nf= 1/3(n2+¾m2)

0

2

4

6

8

10

12

0

2

4

6

8

10

12

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Nf

n

m

0 1 2 3 4 5 6

0 1

2

3

4

5

6

m

n

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 12

Interferenza al bordo di una singola cella

Densita’ di potenza bordo cella

Livello di interferenza accettabile

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 13

Relazione tra distanza tra interferente e bordo cella

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Frequency reuse number

r/d

=d

ista

nza

tra

bo

rdo

ce

lla

e c

en

tro

ce

lla

in

terf

ern

te

(r/d) min 3N- ½ 3

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 14

Miglioramento del rapporto SRI con l’uso dei settori (1)

• Ogni cella può essere divisa in settori:– Ogni settore utilizza una parte della banda destinata alla

cella– ciascuno settore è fornito di una propria antenna

• In tal modo ogni antenna diminuisce l’interferenza nelle direzioni di minore direttività non servite dal settore specifico

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 15

Miglioramento del rapporto SRI con l’uso dei settori (2)

• L’antenna non è omnidirezionale . Ad esempio scegliendo 3 settori l’antenna ha un fascio di circa 120 gradi.

• Al di fuori del settore l’interferenza diminuisce di oltre 15 dB

• Il numero di interferenti non è più pari a 6 per ogni anello, ma a circa 2-2,5

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 16

Esempio basato sul modello di Lee

Potenza ricevuta in antenna (dBm)

Cell edge

-140

-130

-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Distance (Km)

Potenza ricevuta in antenna (dBm) Free Space (dBm)

Reuse Number = 3 4 7 9 12 13 16 19

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 17

Esempi di copertura del territorio

Best Server Coverage ArrayEsempio di copertura urbana (singola cella)

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 18

Predizione di copertura e Separazione co-channel

Merged Survey Prediction Display of Co-channel separation

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 19

Traffico: richiami (1)

• Il traffico telefonico viene misurato in Erlang:– 1 Erlang=1 circuito (2 canali) usato per 60 mimuti nell’ora di punta

• La probabilita’ di blocco viene definita come la probabilita’che la richiesta di connessione di un utente sia rifiutata da un sistema composto da M circuiti con un traffico complessivo di E Erlang. Usando la formula Erlang B (chiamata rifiutata chiamata persa) si ha:

Pb=EM/M!

Ek/k!k=0

M

• una porzione di territorio puo’ essere considerata un insieme di circuiti offerti agli utenti per una quantita’ di traffico garantita con una assegnata probabilita’ di blocco

– Ed=Traffico totale per km2=( Numero di userper km2) x (Erlang per user)

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 20

Traffico: richiami (2)• Ogni cella radiomobile offre una capacita’ di traffico

collegata ai circuiti presenti nella base station• Una base station e’ divisa in settori ed ogni settore

e’ in grado di trasmettere un numero massimo di canali M

• La superficie coperta da un settore e’ quindi in grado di offrire :– Md=M/Area settore circuiti per km2

• Sulla base del traffico garantito per una assegnata probabilita’ di blocco va dmensionata la grandezza della cella ed il relativo numero di circuiti

• Assumendo che M sia costante per un settore si ricava, sulla base del traffico Ed per km2 la dimensione massima della cella.

• Detto Nu il numero di user attivi simultaneamente per ogni settore della cella (cosi’ definita) si ha:– Nu= Edx(Area)

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 21

Analisi del traffico

Traffic Density Raster

Traffic density forecast using live data

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 22

• Assumiamo:– Una probabilita’ di blocco Pb (ad es. 0.1%)– Che la base station abbia una capacita’ di M

circuiti a settore (ad es. 16)– Che gli Erlang corrispondenti siano E

(nell’esempio 6.7) – Che vi siano Nu utenti sull’area, per ogni

settore di cellasi ha un numero di utenti simultanei pari a EdxAs Erlang (As=Area da

coprire/numero di settori). – La relazione tra la dimensione della cella ed il

traffico risulta:

• Area settore=(3/2)3d2/(numero settori)=Nu/E

• d= (2/(33) Nu(numero settori)/E)½

Dimensionamento della singola cella

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 23

Esempio di dimensionamento (1)

16.05.0 3.0 0.1%0.03

0.0

4.0

8.0

12.0

16.0

20.0

Area

rifer

imen

to k

m2

Erlang

per

use

r

Circuit

i per

setto

re

Setto

ri pe

r cella

prob

abilit

a' di

bloc

co

Aumentando il traffico la dimensione della cella si riduce

0

10

20

30

40

50

60

0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000

user Area

Erl

an

g p

er

stt

ore

, n

um

ero

di

ce

lle

su

a

rea

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

rag

gio

ce

lla

Numero di celle sull'area (3) Erlang per area (3) raggio cella km (3)

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 24

0

10

20

30

40

50

60

0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000

User area

Erl

an

g,

nu

me

ro d

i c

ell

e s

u a

rea

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

rag

gio

ce

lla

(k

m)

Numero di celle sull'area (6) Numero di celle sull'area (3)

Erlang per area (6) Erlang per area (3)

raggio cella km (6) raggio cella km (3)

Esempio di dimensionamento (2)

Aumentando i settori la dimensione della cella aumenta

0,03 0,1%6,01,0 8,0

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

Areariferimento

km2Erlang per

userCircuiti per

settoreSettori per

cellaprobabilita' di

blocco

0,03 0,1%3,01,0 16,0

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

Areariferimento km2 Erlang per user

Circuiti persettore

Settori percella

probabilita' diblocco

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 25

Dimensionamento della cella sulla base del rapporto S/N

Down Link S/N

Up Link S/N

Interference I

Termal Noise N

Signal S

Interference I

Termal Noise N

Signal S

Occorre considerare due distente valutazioni:•link budget per l’up ed il down link•bilanciare I link budget per ottenere la stessa dimensione di cella sull’up ed il down link

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 26

Link budget (1)

Per up e down si puo’ scrivere:

[C/(N+I)][C/(N+I)]min+Ms (dB)

Dove:

C= Potenza ricevutaN= Potenza di rumoreI= Potenza complessiva interferente[C/(N+I)]min= Rapporto segnale disturbo per una data BER Ms= Margine dovuto allo scattering di una cella singolaMs=dBQ-1(1-Prel)

Prel e’ la Reliability del link

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 27

Link budget : soft hand-off gain(2)

Nel caso un utente passi da una cella all’altra il termine Ms deve tenere in considerazione la correlazione fra lo scattering delle due celle :

Prel correlationMs for

sigma=8dB

Ms for sigma=2.5d

B-0.5 1.52 0.480 3.84 1.2

0.5 6.16 1.93-0.5 3.36 1.050 6.16 1.93

0.5 8.96 2.8-0.5 5.12 1.60 8.56 2.68

0.5 11.76 3.680.98

0.95

0.9

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 28

Link budget (3)

Passando da C, N e I a Eb,N0, I0, si ha:

Per un segnale non espanso:Eb/(N0+I0)=C/(N+I)

Per un segnale espanso:Eb/(N0+I0)=(B/Rb)C/(N+I)

Dove:B= 1/Tc

Rb= Information bit rate

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 29

Up link budget: elementi

C=PTGTxGRx

LcTxLcRxLmed

Dove:PT potenza trasmessaGtx guadagno antenna Tx

GRx guadagno antenna Rx

LcTx perdite cavi e feeder TxLcRx perdite cavi e feeder Rx Lmed perdite tratta uplink

N=N0BF=kT0BF Dove:N potenza di rumore ricevutaN0 densita’ di potenzaB banda di rumorek costante di Boltzman (1.38 10-23 J/K)

T0 ptemperatura di rumore di riferimento (300 K)F figura di rumore

I=Iint+IextDove:I potenza interferente ricevutaIint dinterferenza dalla stessa cellaIext interferenza da celle vicine isofrequenza

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 30

Modello di propagazione COST 231

COST MODEL 231

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10distance (km)

atte

nuat

ion

dB

Dense Urban Urban Suburban Rural Road

Ambiente COST 231 Model (R in km) Lm hb (m) hm (m)Dense Urban 140.79+35xlog10(R) 30 1.5Urban 137.79+35xlog10(R) 30 1.5Suburban 125.52+35xlog10(R) 30 1.5Rural 105.27+35xlog10(R) 30 1.5Road 110.27+35xlog10(R) 30 1.5

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 31

Up link budget (2)

Per un segnale non espanso:Eb/(N0+I0)=C/(N+I)

Per un segnale espanso:Eb/(N0+I0)=(B/Rb)C/(N+I)

Iint dipende dall’interferenza da canale adiacente

Iext dipende dall’interferenza da celle isofrequenza vicine alla cella di interesse

Esempio a tre settori con Nf=3

Iint dipende dall’interferenza dovuta alla presenza di utenti con codici pn diversi nella stessa cella

Iext dipende dall’interferenza dalle celle isofrequenza vicine in genere tutte (sempre costituite da codici pn)

0

5

10

15

20

25

30

350

10 2030

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140150

160170180

190200210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320330

340 350 I settori usano tutti la stessa frequenza la separazione in potenza e’ fatta dal fascio d’antenna

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 32

Up link budget (3)

Per un segnale non espanso:Eb/(N0+I0)=C/(N+I)

Per un segnale espanso:Eb/(N0+I0)=(B/Rb)C/(N+I)

Iint e’ un dato del sistema dipendente dalla scelta della modulazione e delle slot di frequenzaIext dipende dalla distanza delle celle isofrequenza, dal numero delle celle N, dal numero delle portanti Np nel settore, dalla direzionalita’ delle antenne della base station, del modello di propagazione.

Iint dipende dal numero di

utenti M/Ns attivi nel settore,inclusa la statistica di attivita’ vocale (<1), dalla precisione con la quale si controlla la potenza degli utenti (power control) (>1), detto il fattore di peso dovuto alla presenza di piu’ settori NsIext dipende dall’interferenza dalle celle isofrequenza vicine:

Iint=(M(1+) /Ns -1)C

Iext=n

PTGTx GRx (n)

LcTxLcRxLmed(n)

N

1 Iext=(M/Ns)C

=0-0.5

=0.33-0.55

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 33

Up link budget (4):(segnale a spettro espanso)

X=I/(I+N)=M/Mmax

Mmax=NsPG/{(Eb/N0)Target10Ms/10(1++) }

PG=B/Rb

Eb

N0+I0=

PTGTxGrx/(LmedLcTxLcRx)

N(1-X)PG [Eb/(I0+N0)]Target

Lmax=Lmed

PTGTxGrx/(LcTxLcRx)

N10Ms/10(1-X)PG

[Eb/(I0+N0)]Target

Da Lmax e’ possibile ricavare il massimo raggio della cella per un dato numero di circuitioppure il massimo carico possibile per un dato raggio, i.e.:

M=MmaxX

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 34

Up link budget (5):(segnale a spettro espanso)

Lmed(dB)PT(dBm)+GTx(dBi)+Grx(dBi)-LcTx(dB)-LcRx(dB)

+10log10(1-X)+PG(dB)-N(dBm)-Ms -[Eb/(I0+N0)]Target( dB)

Nel caso di spettro espanso le celle possono lavorare tutte alla stessa frequenza e l’interferenza e’ dovuta ai circuiti attivi nella cella e nelle celle vicine, ma e’ pesata dal guadagno di processo.

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 35

Esempio di calcolo di Eb/N0 per l’up link (1)

-40

-36

-32

-28

-24

-20

-16

-12

-8

-4

0

-2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500

Frequency

dB

Spettro segnale Spettro interferente max in banda base Spettro PN Spettro interferente max

Fasi 4Expansion ratio 300Numero di utenti max 300Rapporto Eb/No (dB) 8Coding gain (dB) 3Rapporto utente/interferente medio (dB) -1.5bitrate (Kbps) 13fattore di attivazione 0.5fattore xi 0.4settori 3fattore eta 0.4fading margin (dB) 3.0

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 36

Esempio di calcolo di Eb/N0 per l’up link (2)

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

0 50 100 150 200 250

1E-12

1E-11

1E-10

1E-09

1E-08

1E-07

1E-06

1E-05

1E-04

1E-03

1E-02

1E-01

1E+00

Eb/(No+Io) Probabilita' di errore

Fasi 4Expansion ratio 300Rapporto Eb/No (dB) 8Coding gain (dB) 3Rapporto utente/interferente medio (dB) -1.5bitrate (Kbps) 13fattore di attivazione 0.5fattore xi 0.4settori 3fattore eta 0.4fading margin (dB) 3.0

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 37

Up link budget (6):(segnale a spettro non espanso)

LcTxLcRxLmed

PTGTx GRx C=

=kPTGTx GRx

LcTxLcRxL(Nf)

=kCLmed/L (Nf)Iext=n

PTGTx GRx (n)

LcTxLcRxLmed(n)

Eb/(N0+I0)=C/(N+I)=C/MS/(N+kCLmed/L (Nf))

Nel caso di spettro non espanso le celle non possono lavorare tutte alla stessa frequenza dato che l’interferenza e’ dovuta ai circuiti attivi nelle celle vicine, che lavorano alla stessa frequenza, che darebbero nel punto di confine fra 3 celle un’interferenza superiore alla potenza del segnale

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 38

Down link budget: segnale a spettro espanso(1)

PilotaPer la pilota si puo’ scrivere:

Pp=Pc

Ec/N0=PcGTxGRx

(LcTxLcRxLmed) B(N0+I0,int+I0,ext)

I0,ext 1.8I0,int I0,int B PcGTxGRx

LcTxLcRxLmed

Ec/N0PcGTxGRx

(LcTxLcRxLmed) B(N0+ )2.8PcGTxGRx

LcTxLcRxLmed

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 39

Down link budget: segnale a spettro espanso(2)

Pilota

Ec/N0 PcGTxGRx

(LcTxLcRxLmed) B(N0+ )2.8PcGTxGRx

LcTxLcRxLmed

(Ec/N0 )targetPcGTxGRx

BN0(LcTxLcRxLmed) + 2.8PcGTxGRx

10-Ms/10

( -2.8)(Ec/N0 )target

10-Ms/10

Lmed BN0LcTxLcRx

PcGTxGRx

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 40

Down link budget: segnale a spettro espanso

Traffico

Mdl numero di user del settore di down link

Eb/(N0 +I0)(1-0)PcGTxGRx/Mdl

(LcTxLcRxLmed) B(N0+ )2.8PcGTxGRx

LcTxLcRxLmed

PG

(1-0)PcGTxGRx/Mdl

(LcTxLcRxLmed) B(N0+ )2.8PcGTxGRx

LcTxLcRxLmed

PG10-Ms/10 (Eb/(N0 +I0))target

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 41

Bilanciamento tra up e down link

BdB=Lmaxdownlink-Lmax

uplink

Assumendo Ms eguale per up e down link si ha:

B= [(Eb/(N0 +I0))target/PG- (Ec/N0 )target]dB +

[Fuplink-Fdownlink]dB+[PT-Pc]dB +

10log10{(-2.8(Ec/N0)target)/(1-X)}

Se B=0 il link e’ bilanciato, se >0, limitato dal down link, se <0 limitato dal up link

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 42

EsempioUnit logarithm unit

Chip rate 3840 kbit/sdata bit rate 144 kbit/sCode gain 1.0 numeral 0.0Processing gain 26.7 numeralpilot power fractionactivation factor 42.0% %external user % 55.0% %hand off gain 3.2 numeral 5.0 dBNumber of sector 1 numeralNumber of user 37 numeral

Base station tx Power 0.1 watts 21.1 dBmTx antenna gain 1.0 numeral 0.0 dBiTx feeder losses 0.6 numeral 2.0 dBAntenna height 30 mbody Losses 1.0 numeral 0.0 dB

Rx antenna gain 63.1 numeral 18.0 dBifeeder losses 0.6 numeral 2.0 dBThermal noise density 4.0E-18 mW/Hz -173.9 dBm/HzNoise figure 2.0 numeral 3.0 dBNoise power 3.1E-14 mW -135.1 dBmAntenna height 1.5 mEb/No Target 1.4E+00 numeral 1.5 dB

Prel 90.0% %sigma dB 8.0 dBShadowing margin 10.2 numeral 10.1 dBMax path lossRadius(km) dense urban 1.38 km 0.14Radius (km) Urban 1.68 km 0.23Radius (km) subUrban 3.75 km 0.57Radius (km) rural 14.11 km 1.15Radius (km) road 10.18 km 1.01

Tx

Rx

Path losses

CDMA parameters

UP LINKUnit logarithm unit

Chip rate 3840 kbit/sdata bit rate 144 kbit/sCode gain 1.0 numeral 0.0Processing gain 26.7 numeralpilot power fraction 9.5% -10.2activation factor %external user % %hand off gain 3.2 numeral 5.0 dBNumber of sector 3 numeralNumber of user numeral

Base station tx Power 20.0 watts 43.0 dBmTx antenna gain 63.1 numeral 18.0 dBiTx feeder losses 0.6 numeral 2.0 dBAntenna height 30 mbody Losses 1.0 numeral 0.0 dB

Rx antenna gain 1.0 numeral 0.0 dBifeeder losses 0.6 numeral 2.0 dBThermal noise density 4.0E-18 mW/Hz -173.9 dBm/HzNoise figure 5.0 numeral 7.0 dBNoise power 7.8E-14 mW -131.1 dBmAntenna height 1.5 mEc/No Target 1.0E-02 numeral -20.0 dB

Prel 90.0% %sigma dB 8.0 dBShadowing margin 10.2 numeral 10.1 dBMax path lossRadius(km) dense urban 1.76 km 0.25Radius (km) Urban 2.15 km 0.33Radius (km) subUrban 4.78 km 0.68Radius (km) rural 18.00 km 1.26Radius (km) road 12.98 km 1.11

Tx

Rx

Path losses

CDMA parameters

DOWN LINK

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 43

Down link segnale a spettro non espanso

Eb/(N0d+I0)=Cd/(Nd+I)

LcTxLcRxLmed

PuGTx GRx Cd=

Iext=n

PdGTx GRx (n)

LcTxLcRxLmed(n)

N

1

N=N0BFd=kT0BFd

I=Iint+Iext

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 44

Bilanciamento tra up e down per un segnale a spettro non

espanso

Eb/(N0d+I0)=Cd/(Nd+kCdLmed(Nf))= Eb/(N0+I0)= Cu/(Nu+kCu Lmed(Nf) )

Cd/Nd=Cu/Nu

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 45

Dimensionamento con lo stesso riuso fi frequenza per un

sistema GSMUnit logarithm unit 1800

Code/data ratio 2 kbit/s 0.5data bit rate 117 kbit/s d Nf 4.33 0.076935Code gain 2.0 numeral 3.0 Interference 0.3077coded bit rate 234.0 numeralpilot power fractionactivation factor 1.0 numeralexternal user 4.0 numeralhand off gain 3.2 numeral 5.0 dBNumber of sector 3 numeralFrequency reuse 9 numeral

16.483Base station tx Power 1.0 watts 30.2 dBm 32.888 2.29E+15 1.54E+02Tx antenna gain 1.0 numeral 0.0 dBi 9.4E-16Tx feeder losses 0.6 numeral 2.0 dBAntenna height BTS 30 mbody Losses 1.0 numeral 0.0 dB

Rx antenna gain 39.8 numeral 16.0 dBifeeder losses 0.6 numeral 2.0 dBThermal noise density 4.0E-18 mW/Hz -173.9 dBm/HzNoise figure 2.0 numeral 3.0 dBNoise power 9.4E-16 mW -150.3 dBmAntenna height user 1.5 mEb/No Target 4.0E+00 numeral 6.0 dB

Prel 90.0% %sigma dB 8.0 dBShadowing margin 10.2 numeral 10.1 dBMax path lossRadius(km) dense urban 2.31 km 0.36Radius (km) Urban 2.82 km 0.45Radius (km) subUrban 6.27 km 0.80Radius (km) rural 20.00 km 1.37Radius (km) road 17.04 km 1.23

Tx

Rx

Path losses

MF TDMA parameters

Unit logarithm unit 1800Code/data ratio 2 kbit/s 0.5data bit rate 117 kbit/s d Nf 4.33 0.076935Code gain 2.0 numeral 3.0 Interference 0.3077coded bit rate 234.0 numeralpilot power fractionactivation factor 1.0 numeralexternal user 4.0 numeralhand off gain 3.2 numeral 5.0 dBNumber of sector 3 numeralFrequency reuse 9 numeral

79.245Base station tx Power 5.0 watts 37.0 dBm 158.114 2.76E+15 1.54E+02Tx antenna gain 39.8 numeral 16.0 dBi 3.8E-15Tx feeder losses 0.6 numeral 2.0 dBAntenna height BTS 30 mbody Losses 1.0 numeral 0.0 dB

Rx antenna gain 1.0 numeral 0.0 dBifeeder losses 0.6 numeral 2.0 dBThermal noise density 4.0E-18 mW/Hz -173.9 dBm/HzNoise figure 7.9 numeral 9.0 dBNoise power 3.8E-15 mW -144.3 dBmAntenna height user 1.5 mEb/No Target 4.0E+00 numeral 6.0 dB

Prel 90.0% %sigma dB 8.0 dBShadowing margin 10.2 numeral 10.1 dBMax path lossRadius(km) dense urban 2.44 km 0.39Radius (km) Urban 2.97 km 0.47Radius (km) subUrban 6.62 km 0.82Radius (km) rural 20.00 km 1.40Radius (km) road 17.98 km 1.25

Tx

Rx

Path losses

MF TDMA parameters

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 46

Dimensionamento con lo stesso riuso fi frequenza per un

sistema DS SSUnit logarithm unit 1800Chip rate 1040 kbit/s 0.5data bit rate 13 kbit/s M max 63.44Code gain 1.0 numeral 0.0 X 26.3%Processing gain 80.0 numeralpilot power fractionactivation factor 50.0% %external user % 55.0% %hand off gain 3.2 numeral 5.0 dBNumber of sector 3 numeralNumber of user 50 numeral 80

Base station tx Power 0.1 watts 21.1 dBm 2.06036115 2.46E+14 5.7E-02Tx antenna gain 1.0 numeral 0.0 dBi 8.4E-15Tx feeder losses 0.6 numeral 2.0 dBAntenna height BTS 30 mbody Losses 1.0 numeral 0.0 dB

2080Rx antenna gain 39.8 numeral 16.0 dBifeeder losses 0.6 numeral 2.0 dBThermal noise density 4.0E-18 mW/Hz -173.9 dBm/HzNoise figure 2.0 numeral 3.0 dBNoise power 8.4E-15 mW -140.8 dBmAntenna height user 1.5 mEb/No Target 4.0E+00 numeral 6.0 dB

Prel 90.0% %sigma dB 8.0 dBShadowing margin 10.2 numeral 10.1 dBMax path lossRadius(km) dense urban 1.89 km 0.28Radius (km) Urban 2.30 km 0.36Radius (km) subUrban 5.13 km 0.71Radius (km) rural 19.31 km 1.29Radius (km) road 13.93 km 1.14

Tx

Rx

Path losses

CDMA parameters

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 47

Confronto di prestazioniMF TDMA CDMA

Kbps totali 240 Kbps totalicircuiti per cella 48 1404 50 1040

erlang per cella 20.1 20.1

Cella area max 27.7 1918.5

diametro ottimo 1.89 1.89

Riuso di frequenza 9.00 1.00

probabilita' di blocco

Erlang per settore

0.1%

6.7

Celle urbane a forte densita’

Celle sub-urbane a bassa densita’

MF TDMA CDMAKbps totali 80 Kbps totali

circuiti per cella 8 234 8 1040

erlang per cella 2 2

Cella area max 188.2 153.5188.2

diametro ottimo 6.02 5.44aumento celle CDMA 22.6%Riuso di frequenza 9.00 1.00

probabilita' di blocco

Erlang per settore

0.1%

2.0

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Anno Accademico 2007-08

Trasmissioni radiomobili 48

Confronto di prestazioni (2)Unit logarithm unit

Chip rate 1040 kbit/sdata bit rate 13 kbit/sCode gain 1.0 numeral 0.0Processing gain 80.0 numeralpilot power fractionactivation factor 50.0% %external user % 55.0% %hand off gain 3.2 numeral 5.0 dBNumber of sector 3 numeralNumber of user 50 numeralRadius(km) dense urban 1.89 km 0.28Radius (km) Urban 2.30 km 0.36Radius (km) subUrban 5.13 km 0.71Radius (km) rural 19.31 km 1.29Radius (km) road 13.93 km 1.14

CDMA parameters Unit logarithm unitChip rate 1040 kbit/sdata bit rate 128 kbit/sCode gain 1.0 numeral 0.0Processing gain 8.1 numeralpilot power fractionactivation factor 50.0% %external user % 55.0% %hand off gain 3.2 numeral 5.0 dBNumber of sector 3 numeralNumber of user 9 numeralRadius(km) dense urban 0.90 km -0.05Radius (km) Urban 1.10 km 0.04Radius (km) subUrban 2.45 km 0.39Radius (km) rural 9.21 km 0.96Radius (km) road 6.64 km 0.82

CDMA parameters

Unit logarithm unitChip rate 1040 kbit/sdata bit rate 1040 kbit/sCode gain 1.0 numeral 0.0Processing gain 1.0 numeralpilot power fractionactivation factor 50.0% %external user % 55.0% %hand off gain 3.2 numeral 5.0 dBNumber of sector 3 numeralNumber of user 2 numeralRadius(km) dense urban 0.35 km -0.45Radius (km) Urban 0.43 km -0.37Radius (km) subUrban 0.96 km -0.02Radius (km) rural 3.60 km 0.56Radius (km) road 2.60 km 0.41

CDMA parameters

0

10

20

30

40

50

60

0 200 400 600 800 1000 1200

bit rate

nu

mer

o c

anal

i

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

canali per cella raggio km