Sistemas de Comunicações Móveis e Pessoais. Dimensionamento Celular

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1 Dimensionamento Celular

2 BaPo(1/12) A avaliação da atenuação máxima de propagação admitida numa célula é essencial para o dimensionamento da cobertura de uma célula, e consequentemente para o planeamento celular. Há que efectuar o equilíbrio das ligações ascendente e descendente, uma vez que as ligações são bidireccionais. Existem diferenças entre os terminais móveis e as estações base, que têm que ser tomadas em consideração.

3 BaPo(2/12) Relembre-se que a atenuação de propagação é dada por L p [db] = P e [dbm] + G e [dbi] - P r [dbm] + G r [dbi] = EIRP [dbm] - P r [dbm] + G r [dbi] P e : potência de emissão aos terminais da antena G e : ganho da antena de emissão P r : potência disponível na recepção aos terminais da antena G r : ganho da antena de recepção

4 BaPo(3/12) O cálculo da EIRP depende do sentido da ligação: no sentido descendente, EIRP [dbm] = P Tx [dbm] - L c [db] + G e [dbi] P Tx : potência de saída do emissor G e : ganho da antena de emissão L c : perdas no cabo entre o emissor e a antena

5 no sentido ascendente, BaPo(4/12) EIRP [dbm] = P Tx [dbm] + G e [dbi] - L u [db] P Tx : potência de saída do emissor G e : ganho da antena de emissão L u : perdas devidas à presença do utilizador. Tipicamente, tem-se para GSM/UMTS Serviço Voz Dados L u [db] [3, 10] [0, 3]

6 Balanços de Potência BaPo(5/12) Os emissores têm classes de potência, de acordo com o sistema. No GSM tem-se para P Tx [dbm] Classe [55, 58] [52, 55[ [49, 52[ [46, 49[ [43, 46[ [40, 43[ [37, 40[ [34, 37[ EB µ [43, 46] [40, 43[ [37, 40[ [34, 37[ ]19, 24] ]14, 19] ]9, 14] 1800 µ ]27, 32] ]22, 27] ]17, 22] TM

7 enquanto para o UMTS se tem para EIRP [dbm] Macro [40, 43] EB Micro [30, 43] Pico [20, 43] TM [10, 33] BaPo(6/12) Caso se use diversidade em recepção, o respectivo ganho deve ser tomado em conta G rdiv[db] = G r [dbi] + G div [db] G rdiv : ganho total na recepção com diversidade G div : ganho de diversidade

8 BaPo(7/12) O cálculo da potência no receptor depende do sentido da ligação, e do sistema. No sentido ascendente, tem-se P Rx [dbm] = P r [dbm] - L c [db] P Rx : potência à entrada do receptor P r : potência disponível na recepção aos terminais da antena enquanto no sentido descendente se tem P Rx [dbm] = P r [dbm] - L u [db]

9 BaPo(8/12) Em GSM a sensibilidade do receptor, P Rx min [dbm], é dada por Classe EB µ µ TM

10 BaPo(9/12) Em UMTS a sensibilidade do receptor, P Rx min, depende do serviço: o valor médio da potência de ruído pode ser estimado a partir de N RF [dbm] = log( f [Hz] ) + F [db] f: largura de banda do sinal, tomada neste caso como o ritmo de codificação, R c, f = R c = 3.84 Mc/s F: factor de ruído

11 o valor total da potência de ruído é dado por BaPo(10/12) N [dbm] = N RF [dbm] + M I [db] M I : margem de interferência, dependente da carga no sistema. define-se o ganho de processamento como G P [db] = 10 log(r c /R b ) R b : ritmo de transmissão associado ao serviço

12 BaPo(11/12) há que contabilizar a relação sinal-ruído, E b /N 0, Serviço Voz Dados Ritmo [kb/s] E b /N 0 [db] [4.8, 8.8] [1.1, 3.8] [0.9, 3.5] [0.4, 3.2] [0.2, 3.0] a sensibilidade vem então P Rx min [dbm] = N [dbm] - G P [db] + E b /N 0[dB]

13 Há ainda que contabilizar várias margens BaPo(12/12) M [db] = M F SF [db] + M F FF [db] + L int [db] - G SH [db] M F SF : desvanecimento lento M F FF : desvanecimento rápido L int : penetração em interiores G SH : ganho de Soft-Handover Relembre-se que L ptotal[db] = L p [db] + M [db]

14 Capacidade e Interferência CaIn(1/7) O balanço entre capacidade e interferência é um dos factores essenciais em sistemas celulares. Em GSM, a capacidade é imposta essencialmente pelo padrão celular e pela dimensão das células. Em UMTS, a capacidade depende fortemente do número de utilizadores, e do tipo de serviço que estes usam, através da margem de interferência e da partilha de potência.

15 Capacidade e Interferência CaIn(2/7) A margem de interferência é dada por M I = - 10 log(1- η) η: factor de carga Note-se que: M I cresce com o aumento do factor de carga, pelo que este último não deve ultrapassar um valor de 50 a 70 %; um aumento da carga conduz a uma redução da cobertura, devido ao aumento de M I.

16 Capacidade e Interferência O factor de carga depende do utilização CaIn(3/7) N u η = (1 + I inter ) L n m= 1 C m L C m : factor de carga por ligação por utilizador N u : número de utilizadores activos I inter n : interferência inter-células normalizada, entre 40 e 60 %, no sentido ascendente, 0, no sentido descendente.

17 Capacidade e Interferência CaIn(4/7) O factor de carga por ligação depende do sentido da ligação ascendente UL 1 LC m = Rc / Rb m 1+ ( Eb / N0) m Fa m R b m : ritmo de transmissão associado ao serviço do utilizador m; F am : factor de actividade do utilizador m 50 % - voz 100 % - dados

18 descendente Capacidade e Interferência ( E / N0) α [(1 I ] DL b m L C m = Fa m m) + Rc / Rb m inter CaIn(5/7) α m : factor de ortogonalidade dos códigos do utilizador m, tipicamente entre 50 e 90 %; I inter n m : interferência inter-células normalizada do utilizador m, tipicamente entre 40 e 60 %. n m

19 Capacidade e Interferência CaIn(6/7) Em UMTS, os utilizadores partilham a potência da estação base P EB Tx N0 R = 1 η c DL N u m= 1 F a m L p m ( E R b m Estando a potência de transmissão limitada a um máximo, a capacidade/cobertura pode ser imposta pela potência da estação base. b c / N / R 0 ) m

20 Capacidade e Interferência Exemplo de cobertura em UMTS CaIn(7/7) [Fonte: Cruz, 2001]

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