Ключевые достоинства

• Излучающая поверхность покрыта лаком - надёжность при любых погодных условиях

• Антенна относительно небольшая и лёгкая.

• Облучатель микрополоскового типа.

• Модульная конструкция обеспечивает надёжное функционирование в самых суровых погодных условиях.

• Сегментирование покрытия позволяет обслуживать больше пользователей одной базовой станцией.

• Антенное крепеление имеет возможность наклона, что позволяет оптимизировать покрытие и уменьшить влияние посторонних сетей.

• Крепление с возможностью регулировки в горизонтальной и вертикальной плоскостях обеспечивает точное нацеливание антенны.

 

 

Рис. 3.4. Секторная антенна INT-SEC-17/5X-H

 

 

Технические характеристики антенна

Таблица 3.2.

Диапазон частот, МГц	2300-3800MHz
усиление	17dBi
в горизонтальной плоскости (-3dB)	60°
в вертикальной плоскости (-3dB)	6°
в горизонтальной плоскости (-10dB)	134°
в вертикальной плоскости (-10dB)	25°
вперед / назад соотношение	> 24dB
кросс поляризации	> 27dB

 

5. Мобильная станция – модем BreezeMAX USB 200[12]

Мобильные устройства BreezeMAX включают в себя BreezeMAX USB 200 WiMAX Модем и BreezeMAX PC карту - компактные, малогабаритные радиомодемы, разработанные для фиксированного и мобильного функционирования с поддержкой Plug and Play инсталляции и самостоятельной инициализации. Оборудованные передовыми handoff алгоритмами, эти мобильные устройства позволяют пользователям ноутбуков и настольных компьютеров соединяться с WiMAX сетями в любое время, в любом месте.

 

 

 

Рис. 3.5. Модем BreezeMAX USB 200

 

Технические характеристики модема:

Таблица 3.3.

Поддерживаемые диапазоны частот, ГГц	2,3-2,4; 2,5-2,7; 3,4-3,6.
Ширина канала, МГц	5; 7; 10.
Число поднесущих	512; 1024.
Метод дуплексилования	Временной.
Модуляция	4-ФМ; 16-КАМ; 64-КАМ.
Поддерживаемые профили	Мобильный, фиксированный WiMAX
Стандарт	802.16e
Мощность передатчика	До 23 дБ при 4-ФМ
Чувствительность приёмника	-94дБм при 4-ФМ
Коэффициент усиления антенн (UL/DL)	3дБ/4,4дБ
Пропускная способность	В Исходящем канале (DL) 20 Мбит/с; в восходящем канале (UL) 5 Мбит/c.
Применяемые технологии	MIMO; Стандартный ARQ; гибридный ARQ.

Рис. 3.6. Схема подключения компонентов проектируемой сети.

3.2. Расчёт трассы сети WiMAX.

Для расчёта выбираем модель COST-231 Hata.Расчёт ведём на минимальной частоте f = 2300 МГц, высота антенны БС 30 м., высота МС 2 м.Расчёт выполним для различных видов модуляций, используемых в каналах связи: 4-ФМ, 16-КАМ, 64-КАМ. Необходимые расчётные формулы и исходные величины, а так же полученные результаты занесем в табл. 3.4-3.6.

Расчёт трассы даст результаты, которые определят реальную зону обслуживания базовой станции. Эти расчёты важны для определения радиуса соты, что позволяет найти необходимое число базовых станций для покрытия заданной территории

 

 

Расчёт трассы вниз при модуляции 4-ФМ:

Таблица 3.4.

Энергетические характеристики, параметры	Значение	Расчетные формулы
Мощность передатчика , дБм
Потери в фидере антенны ПРД, PfidTX, дБ
Максимальный КУ антенны ПРД, G 0 TX, дБи
Излучаемая мощность , дБм		Prad =PTX – PfidTX + G 0 TX Prad = 43 – 2 + 17
Чувствительность приемника , дБм	-115
Необходимая мощность полезного сигнала с вероятностью 50 % , дБм	-119,4	Pws(50%) =PRX – G 0 RX Pws(50%) = -115 – 4,4
Необходимая напряженность поля полез­ного сигнала с вероятностью 50 % , дБ (мкВ/м)		Ews(50%) = 77,2 + 20 lg F + Pws(50%) Ews(50%) = 77,2 + 20 lg 2300 – 119,4
Среднеквадратическое отклонение (СКО) флуктуаций сигнала s, дБ
Параметр логнормального распределения уровней сигнала по местоположению с вероятностью 75% h(75%), раз	0,68
Необходимая мощность полезного сигнала на границе зоны обслуживания с вероятностью 75% , дБм	-112,6	Pws(75%) = Pws(50%) + η(75%) ∙ σ; Pws(75%) = -119,4 + 0,68 ∙ 10
Необходимая напряженность поля полезного сигнала на границе зоны обслуживания с вероятностью 75% , дБ (мкВ/м)	31,8	Ews(75%) = Ews(50%) + η(75%) ∙ σ; Ews(75%) = 25 + 0,68 ∙ 10
Допустимые основные потери передачи с вероятностью 50% , дБ при нахождении АС на улице	174,4	Lt(50%) = Prad – Pws(50%) Lt(50%) = 55 –(-119,4)
Допустимые основные потери передачи с вероятностью 75% , дБ при нахождении АС на улице	167,6	Lt(75%) = Lt(50%) – η(75%) ∙ σ; Lt(75%) = 174,4 – 0,68 ∙ 10
Максимальная дальность связи с вероятностью 75% на границе зоны обслуживания , км

 

Расчёт трассы вниз при модуляции 16-КАМ:

Таблица 3.5.

Энергетические характеристики, параметры	Значение	Расчетные формулы
Мощность передатчика , дБм
Потери в фидере антенны ПРД, PfidTX, дБ
Максимальный КУ антенны ПРД, G 0 TX, дБи
Излучаемая мощность , дБм		Prad =PTX – PfidTX + G 0 TX Prad = 36 – 2 + 17
Чувствительность приемника , дБм	-109
Необходимая мощность полезного сигнала с вероятностью 50 % , дБм	-113,4	Pws(50%) =PRX – G 0 RX Pws(50%) = -109 – 4,4
Необходимая напряженность поля полез­ного сигнала с вероятностью 50 % , дБ (мкВ/м)		Ews(50%) = 77,2 + 20 lg F + Pws(50%) Ews(50%) = 77,2 + 20 lg 2300 – 113,4
Среднеквадратическое отклонение (СКО) флуктуаций сигнала s, дБ
Параметр логнормального распределения уровней сигнала по местоположению с вероятностью 75% h(75%), раз	0,68
Необходимая мощность полезного сигнала на границе зоны обслуживания с вероятностью 75% , дБм	-106,6	Pws(75%) = Pws(50%) + η(75%) ∙ σ; Pws(75%) = -113,4 + 0,68 ∙ 10
Необходимая напряженность поля полезного сигнала на границе зоны обслуживания с вероятностью 75% , дБ (мкВ/м)	37,8	Ews(75%) = Ews(50%) + η(75%) ∙ σ; Ews(75%) = 31 + 0,68 ∙ 10
Допустимые основные потери передачи с вероятностью 50% , дБ при нахождении АС на улице	154,4	Lt(50%) = Prad – Pws(50%) Lt(50%) = 51 –(-113.4)
Допустимые основные потери передачи с вероятностью 75% , дБ при нахождении АС на улице	161,2	Lt(75%) = Lt(50%) – η(75%) ∙ σ; Lt(75%) = 154,4 – 0,68 ∙ 10
Максимальная дальность связи с вероятностью 75% на границе зоны обслуживания , км	1,1

 

 

Расчёт трассы вниз при модуляции 64-КАМ:

Таблица 3.6.

Энергетические характеристики, параметры	Значение	Расчетные формулы
Мощность передатчика , дБм
Потери в фидере антенны ПРД, PfidTX, дБ
Максимальный КУ антенны ПРД, G 0 TX, дБи
Излучаемая мощность , дБм		Prad =PTX – PfidTX + G 0 TX Prad = 32 – 2 + 17
Чувствительность приемника , дБм	-103
Необходимая мощность полезного сигнала с вероятностью 50 % , дБм	-107,4	Pws(50%) =PRX – G 0 RX Pws(50%) = -103 – 4,4
Необходимая напряженность поля полез­ного сигнала с вероятностью 50 % , дБ (мкВ/м)		Ews(50%) = 77,2 + 20 lg F + Pws(50%) Ews(50%) = 77,2 + 20 lg 2300 – 107,4
Среднеквадратическое отклонение (СКО) флуктуаций сигнала s, дБ
Параметр логнормального распределения уровней сигнала по местоположению с вероятностью 75% h(75%), раз	0,68
Необходимая мощность полезного сигнала на границе зоны обслуживания с вероятностью 75% , дБм	-100,6	Pws(75%) = Pws(50%) + η(75%) ∙ σ; Pws(75%) = -107,4 + 0,68 ∙ 10
Необходимая напряженность поля полезного сигнала на границе зоны обслуживания с вероятностью 75% , дБ (мкВ/м)	43,8	Ews(75%) = Ews(50%) + η(75%) ∙ σ; Ews(75%) = 37 + 0,68 ∙ 10
Допустимые основные потери передачи с вероятностью 50% , дБ при нахождении АС на улице	154,4	Lt(50%) = Prad – Pws(50%) Lt(50%) = 47–(-107,4)
Допустимые основные потери передачи с вероятностью 75% , дБ при нахождении АС на улице	147,6	Lt(75%) = Lt(50%) – η(75%) ∙ σ; Lt(75%) = 154,4 – 0,68 ∙ 10
Максимальная дальность связи с вероятностью 75% на границе зоны обслуживания , км	0,58

 

 

 

Рис. 3.7. Зависимости потерь от расстояния при передаче вниз.

При расчете были учтены изменения мощности передатчика базовой станции и чувствительности приемника мобильной станции в зависимости от применяемой схемы модуляции. Использование модуляции 64-КАМ обеспечивает более высокую скорость передачи, но требует обеспечения большей величины отношения сигнал/шум. Поэтому такой способ целесообразно применять для пользователей, находящихся вблизи базовой станции. На краях сот самым подходящим является применение модуляции 4-ФМ. Расчет, приведенный выше, доказывает верность этого утверждения.

 

Рис. 3.8. Расчётные данные зон покрытия.

3.3. Расчёт пропускной способности сети WiMAX.

Проведем расчет пропускной способности стандарта IEEE 802.16e. Рассчитаем полосу пропускания при 10 МГц.

При 10 МГц, реальная полоса пропускания составляет: 10∙28/25 = 11,2 МГц;

Разнос поднесущих рассчитывается по формуле: ∆ f = 11,2/1024 = 10,94 кГц;

Длительность активной части символа: Tb = 1/∆ f = 1/10,94∙10ˉ³ = 91,4 мкс;

Длительность защитного интервала: Tg = δ∙ Tb = 0,125∙91,4 = 11,4 мкс;

Длительность ОЧР символа: Ts = Tb + Tg = 91,4 + 11,4 = 102,8 мкс;

В общем в 5 мс кадре символов составляет: 5∙10ˉ³/102,8∙10ˉ³˙² = 48 символов.

В табл. 3.8 приведены параметры ОЧР, используемых в WiMAX.

Таблица 3.7.

 

Параметры	Значения
Полоса, МГц
Количество поднесущих
-для передачи трафика
-пилотные несущие
Защитный интервал
Разнесение поднесущих	10.94
Длительность преобразования импульса, мкс	91.4
Длительность защитного интервала, мкс	11.4
Длительность ОЧР символа, мкс	102.9
Всего символов в 5 мс кадра
Запас по частоте	28/25

 

Для расчета суммарной скорости передачи вниз необходимо учесть, что при направлении вниз из 48 символов используется 36, а при направлении вверх 12 символов. Также учитываем, что на преамбулу и на MAP в общей сложности отводится 2 ОЧР символа из 36, то есть останется 34 символа на передачу трафика.

В стандарте WiMAX используется восемь модуляционно – кодирующих схем. В табл. 3.8 приведены значения скоростей для полосы 10 МГц и вероятности использования модуляционно – кодирующих схем [4].

Необходимо узнать, сколько бит будет передано в одном кадре вниз, что позволит рассчитать среднюю скорость передачи.

Например, для модуляционно – кодирующей схемы 4-ФМ со скоростью кодирования 1/2 каждый символ передает данные об одном бите. Если используют модуляцию 4-ФМ со скоростью кодирования 3/4, то один символ передает 1,5 бита. Уточним, что речь идет о закодированных битах. Найдем среднестатистическое число бит на символ. Оно составляет 2,2 бита.

Как следует из табл. 3.7, для передачи трафика используется 720 поднесущих и 30 подканалов. Проще говоря, один ОЧР символ состоит 720 символов. В полукадре вниз имеется 34 символа. Это значит, что в полукадре будет 720∙34 = 24480 символов. При этом один элементарный символ передает в среднем 2,2 информационного бита.

Далее рассчитаем, сколько в среднем бит приходится на полукадр, в направлении вниз: 2,2∙24480 = 53856 бит.

 

Таблица3.8

 

Полоса 10 МГц	Модуляционно – кодирующая схема
4-ФМ, 1/2	4-ФМ, 3/4	16-КАМ, 1/2	16-КАМ, 3/4	64-КАМ, 1/2	64-КАМ, 2/3	64-КАМ 3/4	64-КАМ, 5/6
Ср.число инф. бит на символ		1,5					4,5
Вероятность, %	0,15	0,30	0,26	0,12	0,7	0,5	0,3	0,2

 

 

Средняя скорость передачи вниз составит: 53865/5∙10ˉ³ = 10,7 Мбит/с

Так как 10-12% канального ресурса выделяют для передачи сигнализации, общая скорость передачи трафика составит 10,7∙0,9 = 9,6 Мбит/с.

В нашем случае, то есть при комбинированном планировании рис. 3.8 нужно рассчитать пропускную способность в центре и на краю сот, так как пропускная способность будет разной в связи с тем, что в центре соты используются все доступные поднесущие, а на краю только 1/3. Ещё один фактор разной пропускной способности в центре и на краю сот, это использование модуляционно – кодирующих схем. Как видно на рис. 3.8, темная часть соты - используются 16-КАМ и 64-КАМ модуляционно – кодирующие схемы, на краю используется 4-ФМ схема.

3.9. Соты при комбинированном планировании.

Произведем расчет на основании сказанного.

Средняя скорость передачи в направлении вниз в центре соты

Полоса пропускания так же, составляет 10 МГц. Среднестатистическое число бит на символ в центре соты равно 3,5 бит.

Среднее значение бит на полукадр в направлении вниз: 3,5∙24480 = 85680 бит.

Средняя скорость передачи вниз в центре соты: 85680/5∙10ˉ³ = 17,1 Мбит/с.

 

Средняя скорость передачи в направлении вниз на краю соты.

Так как на краю сот используются 1/3 из всех доступных поднесущих, то в этом случае число поднесущих равно 240.

Среднее значение бит на полукадр в направлении вниз: 1,5∙8160 = 12240 бит.

Средняя скорость передачи на краю сот в направлении вниз составит 12240/5∙10ˉ³ = 2,4 Мбит/с.

В табл. 3.9 приведены скорости передачи для модуляционно – кодирующих схем с шириной полосы 10 МГц.

Таблица 3.9.

Полоса 10 МГц	Модуляционно – кодирующая схема
4-ФМ, 1/2	4-ФМ, 3/4	16-КАМ, 1/2	16-КАМ, 3/4	64-КАМ, 1/2	64-КАМ, 2/3	64-КАМ 3/4	64-КАМ, 5/6
Скорость передачи в Мбит/с	6,3	9,5	12,7	19,0	7.56 19,0	25,3	28,5	31,7