Наименование Артикул Цена Скидка К-во Стоимость
{$description} {$articul} {$price} {$sum} 1
Всего: ${quantity} ${sum}
Корзина заказов:
Ваша корзина пуста



Анализ информационной емкости многопролетной РРЛ, которая предназначена для увеличения зоны покрытия базовой станции WiMAX

на главную Статьи ЧАО «Рокс» Анализ информационной емкости многопролетной РРЛ, которая предназначена для увеличения зоны покрытия базовой станции WiMAX

Предисловие

Предлагаем вниманию читателей перевод статьи Цоу Вэя, специалиста Исследовательского и Инновационного Центра Alcatel - Shanghai Bell Co , Ltd .,

г. Шанхай, КНР, которая посвящена анализу информационной емкости для одного из способов увеличения размеров зоны обслуживания отдельной базовой станции системы WiMAX .

Вначале несколько слов о технологии WiMAX , которая базируется на семействе стандартов IEEE 802.16. Цель технологии WiMAX состоит в том, чтобы предоставить универсальный беспроводной доступ широкому спектру устройств (рабочим станциям, бытовой технике «умного дома», портативным устройствам и мобильным телефонам) и объединить все эти устройств в локальную сеть.

Система WiMAX обычно состоит из двух основных частей:

1. Базовой станции WiMAX , которая может размещаться на высотном объекте – здании или вышке.

2. Приемопередатчика WiMAX , который представляет собой антенну и приемник-передатчик, а также в форм-факторе - карту PC Card , карту расширения ПК или внешнюю карту.

Связь между базовой станцией и клиентскими приемопередатчиками осуществляется в относительно низкочастотной части СВЧ-диапазона (2-11ГГц), что позволяет в идеальных условиях передавать данные со скоростью до 20Мбит/с и не требует наличия прямой видимости между базовой станцией и станциями пользователей.

Технология WiMAX применима как для «последней мили» - т.е. конечного участка между провайдером услуг и пользователем, так и для предоставления доступа региональным сетям – офисным и районным.

Отдельные базовые станции WiMAX могут быть объединены в сотовую сеть, для чего между соседними базовыми станциями устанавливается постоянное соединение с использованием частот СВЧ-диапазона (10-66ГГц) при безусловном требовании соблюдения режима прямой видимости. Это соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 120Мбит/с.

Ограничение по режиму прямой видимости накладывается только на базовые станции. Та из базовых станций, которая имеет выход во внешние сети передачи данных, становиться центральной станцией системы.

Наиболее целесообразно внедрять сети WiMAX в тех регионах, которые обладают при удаленности от больших городов большими территориями с большим количеством сельского населения. Указанное построение системы характерно для любой сотовой системы, предполагающей наличие множества базовых станций, соединенных между собой радиорелейными линиями.

В статье, перевод которой будет дан выше, указан путь, который ведет к упрощению системы и снижению стоимости при увеличении ее радиуса действия в одном из направлений за счет добавления нескольких ретранслирующих станций. При этом, половину времени работы эти станции тратят на ретрансляцию данных, которые предназначены для абонентов той из базовых станций, которая следует за данной станцией, а вторую часть времени станция отдает обмену информацией с пользователями, которые находятся в ее зоне действия. Дополнительного частотного ресурса, который необходим для работы радиорелейных линий, связывающих базовые станции между собой, не требуется, но при каждом переприеме теряется половина трафика. Посмотрим, такой ли существенной будет эта потеря? На графике, приведенном на Рис.1 Приложений, показана зависимость плотности размещения абонентов для отдельно взятой базовой станции WiMAX в зависимости от скорости передачи данных и типа модуляции. В свою очередь, скорость передачи данных и тип модуляции напрямую зависит от расстояния, что показано на Рис.2.

Проанализировав приведенные зависимости, можем увидеть, что и без мер по дополнительному расширению зоны обслуживания, предлагаемых в статье, информационная емкость по мере удаления от базовой станции убывает, причем, значительно быстрее.

Предложенный в данной статье вариант построения системы WiMAX , который позволяет увеличить размеры зоны обслуживания отдельной базовой станции с минимальными затратами на оборудование, безусловно заслуживает внимания и может быть взят на вооружение разработчиками широкополосных беспроводных сетей передачи данных.

Химич П.В., гл. специалист ЗАО «РОКС»

Приложения

Рис.1 График зависимости количества АС на один сектор БС системы WiMax от скорости и вида модуляции (расстояния).

Рис.3 Расчетные значения зон покрытия системы WiMax при наличии LoS

Для увеличения размеров зоны покрытия базовой станции WiMAX предложены беспроводные релейные линии. В статье проанализировано влияние многопролетной радиорелейной линии на деградацию информационной емкости в системе WiMAX . Показано, что достижимая для пользователей информационная емкость резко уменьшается по мере увеличения количества пролетов. Тем не менее, за счет использования модуляций высокого уровня и турбо-кодирования значительно увеличивается информационная емкость в каждом из пролетов. В заключение даны несколько рекомендаций по построению многопролетных радиорелейных систем для WiMAX .

Ключевые слова: WiMAX , Многопролетная радиорелейная линия, увеличение размеров зоны покрытия.

I. Введение.

Системы WiMAX как системы следующего поколения высокоскоростных беспроводных коммуникаций в настоящее время широко применяются при построении перспективных средств широкополосного доступа, благодаря их большой информационной емкости, больших размеров зоны покрытия, которые обеспечиваются данными системами, и характерной для них развитой системы управления качеством ( QoS ). В таких системах могут быть применены все виды современных технологий , а именно : модуляция OFDM , адаптивные типы модуляции и кодирования, адаптированное для решения конкретной задачи построение антенной системы, пространственно-временное кодирование и даже возможность работы в режиме MIMO (множество входов и множество выходов). Все эти средства направлены на борьбу с федингами, наблюдающимися при многолучевом режиме распространения, и на повышение эксплуатационных параметров системы (1)-(3). Можно утверждать, что представленная система WiMAX способна обеспечить передачу на расстояние до 50Км данных со скоростью до 75Мбит/с на канал как в прямом, так и в обратном направлениях (2). Однако в условиях отсутствия «прямой видимости» (режим NLOS ) на высоких частотах и при больших скоростях данных, которые характерны для систем WiMAX , размеры зоны покрытия для базовой станции могут оказаться очень малыми (4). В этих условиях для обеспечения требуемой дистанции до абонента и необходимой информационной емкости могут использоваться беспроводные релейные линии. Проблемой, на решение которой ориентирована данная статья, является определение возможностей для увеличения зоны покрытия сети WiMAX за счет использования многопролетных радиорелейных линий.

II. План увеличения размеров зоны покрытия базовой станции WiMAX за счет многопролетной радиорелейной линии.

План предложенной системы показан на Рис. 1. Данный рисунок показывает, что сеть состоит из одной базовой станции ( BS ) и нескольких радиорелейных станций ( RS ). Общая продолжительность кадра для RS может быть разделена на две части. В продолжение первой части RS работает как базовая станция, обслуживая местных подписчиков, объединенных местным трафиком. За время второй половины кадра RS осуществляет связь с близлежащей RS или BS в соответствии с релейным трафиком. В нисходящем направлении цифровой поток от WANC поступает на BS первым, а затем передается далее к соответствующей RS .

По сравнению с традиционным планом, в котором каждая BS подсоединяется к WANC посредством проводных линий, многопролетная радиорелейная линия может существенно увеличить размеры зоны покрытия одной BS без использования каких-либо проводных соединений. За счет этого стоимость системы может быть снижена. Однако при этом каждая BS использует для передачи пользователям местного трафика только часть своего кадра и, таким образом, пользовательская емкость для каждой такой RS или BS заметно уменьшается. Поскольку большая начальная емкость системы WiMAX позволяет существенно смягчить влияние этого снижения, необходимо определить оптимальное количество пролетов и оптимальные типы и параметры модуляции и кодирования, при которых параметры системы удовлетворяют подписчиков. Этому и будут посвящены дальнейшие рассуждения.

III. Анализ параметров.

Предположим для упрощения, что:

- каждая BS и RS имеют передатчики одинаковой мощности и одинаковую высоту расположения антенн (30м).

- любая из BS и RS занимает одинаковую полосу частот в эфире.

-в каждой из зон обслуживания BS и RS находится равное количество подписчиков.

- все RS используют одинаковые схемы модуляции и кодирования для передачи трафика.

- для моделирования условий NLOS воспользуемся моделью Cost-231 Hata (5)-(6).

Таким образом, каждая BS и RS имеют равные зоны покрытия, а результирующий трафик локального доступа для BS и RS также одинаков.

Рис 1. План многопролетной радиорелейной линии, расширяющей зону обслуживания BS .

Рис 2. Результирующий трафик в беспроводной релейной линии.

Обозначим локальный трафик для каждой ячейки как x , а количество пролетов – n , тогда конкретный результирующий трафик, передаваемый на каждом из пролетов, будет соответствовать показанному на Рис. 2.

Из рисунка 2 отчетливо видно, что результирующий трафик по мере продвижения вдоль радиорелейной линии резко увеличивается, и самым большим для многопролетной линии он будет на первой станции RS 1 . Если предположить, что общий трафик, передаваемый в продолжение каждого кадра равен 1, то нормализованный достижимый для системы трафик доступа Xmax может быть определен по формуле:

где a - это отношение спектральной эффективности для радиорелейной линии к средней спектральной эффективности линии местного доступа.

В данной статье рассматривается только спектральная эффективность, которая зависит от типа модуляции и параметров кодирования.

Например, спектральная эффективность равна 1 для QPSK и турбо-кода 1/2 и 4,5 для 64 QAM и турбо-кода 3/4. Вместе с требуемым отношением сигнал/шум ( SNR ) для различных схем модуляции и кодирования, определенных стандартом IEEE 802.16, (которые показаны в Табл. 1 (7)), средняя спектральная эффективность для линии доступа пользователя равна 2,158 в том случае, если подписчики равномерно распределены по площади ячейки, а BS и RS подняты на высоту 30м.

Таблица 1. SNR , который необходим при применении различных схем модуляции и кодирования.

Рис. 3 Достижимая для различных схем модуляции и кодирования нормализованная информационная емкость радиорелейной линии в зависимости от количества пролетов.

Дополнительно также вычисляются соответствующие различным применяемым в радиорелейной линии типам модуляции и кодирования значения , которые приведены в Табл. 1.

На Рис. 3 показаны достижимые для системы нормализованные пользовательские информационные емкости как функции количества пролетов при применении различных схем модуляции и кодирования. При увеличении количества интервалов достижимая пользовательская информационная емкость резко уменьшается. Например, на одном пролете для случая использования 64 QAM -3/4 для доступа пользователя могут использоваться 68% общей емкости, а при 3-х пролетах может использоваться только 29%. Таким образом, только использование модуляции высокого уровня и больших отношений при турбо-кодировании могут дать приемлемый результат по информационной емкости в многопролетной линии. В случае двухпролетной радиолинии достижимая информационная емкость составляет для QPSK -1/2 41%.

Исходя из сказанного ранее, несмотря на возможность применения радиолинии с большим количеством пролетов, все же рекомендуется не использовать радиолинии, количество пролетов в которых превышает 3. Бюджет радиорелейной линии между BS и RS (или между RS и RS ) должен быть тщательно спланирован для того, чтобы можно было применить оптимальные модуляцию и кодирование - 64 QAM -3/4.

II. Заключение.

В качестве средства увеличения размеров зоны обслуживания отдельной базовой станции предложена многопролетная радиорелейная линия. В статье проанализировано снижение пользовательской информационной емкости, которое сопутствует применению многопролетной радиорелейной линии, применяемой для увеличения размеров зоны покрытия в системе WiMAX . Показано, что при увеличении количества пролетов достижимая пользовательская информационная емкость резко снижается. Только использование схем модуляций высокого порядка и больших отношений при турбо-кодировании позволяет существенно увеличить достижимую емкость доступа. Таким образом, для успешного применения многопролетных радиорелейных систем для WiMAX рекомендуется:

1. Радиочастотное оборудование радиорелейных станций должно соответствовать 64 QAM -3/4.

2. Количество пролетов не должно быть больше 3 для того, чтобы пользовательская информационная емкость была на приемлемом уровне.

Литература :

[1] Ghosh A, Wolter D.R., Andrews J.G. and Chen R., “Broadband wireless access with WiMax/802.16: current performance benchmarks and future potential,” IEEE Commun. Mag., vol. 43, iss. 2, pp. 129- 136, Feb. 2005.

[2] Vaughan-Nichols S.J., “Achieving wireless broadband with WiMax,” Computer, vol. 37, iss. 6, pp. 10-13, Jun. 2004.

[3] Piggin P., “WiMAX in-depth [Broadband wireless access],” Commun. Eng., vol. 2, iss. 5, pp. 36-39, Oct.-Nov. 2004.

[4] Pabst R., Walke B.H., Schultz D.C., Herhold P., Yanikomeroglu H., Mukherjee S., Viswanathan H., Lott, M., Zirwas W., Dohler M., Aghvami H., Falconer D.D. and Fettweis G.P., “Relay-based deployment concepts for wireless and mobile broadband radio,” IEEE Commun. Mag., vol. 42, iss. 9, pp. 80-89, Sept 2004.

[5] COST Action 231, “Digital mobile radio towards future generation systems, final report,” Tech. Rep., European Communities, EUR, 18957, 1999.

[6] M. Hata, “Empirical formula for propagation loss in land mobile3 radio services,” IEEE Trans. Vehicular Tech., vol. VT-29, pp.317-325, Sep. 1981.

[7] IEEE 802.16a-16e.



mediasat

search_ch



вверх
Рокс © 2007—2020. Спутниковое телевидение. Все права защищены