Download - 4G Planning Tool
1
ة الســـوريةـة العربيــوريـاجلمه
املعهد العايل للعلوم التطبيقية والتكنولوجيا
صتااالتاال قسـم 2013/2014 العام الدراسي
مشروع خترج أعد لنيل درجة اإلجازة يف هندسة االتصاالت
أداة ختطيط اخلالاي يف اجليل الرابعLTE Cell Planning Tool
تقدمي ريفحممَّد الشَـّ
إشراف أمين السواح.نزار زرقا د.د
2/9/2014
i
امللخص
سنقوم يف هذا املشروع بتنجيز أداة تقوم حبساب عدد احملطات القاعدية ومساحة اخللية الالزمة لتحقيق متطلبات ن ختطيط التغطية حساب ميزانية الوصلة لتحديد فقد املسار األعظمي يتضم. اجليل الرابع اخلليوية التغطية والسعة يف شبكات
بينما يتضمن ختطيط السعة دراسة منوذج اخلدمة ومنوذج . ذج االنتشارلية ابالعتماد على منااملسموح به مث حساب مساحة اخل .ي ميكن أتمينه خبلية واحدةاالزدحام حلساب معدل النقل املطلوب من الشبكة اخلليوية كما يتضمن حساب معدل النقل الذ
Abstract
In this project, we are implementing a tool for calculating number of base stations required
to meet LTE network coverage and capacity requirement. Coverage planning includes link budget analysis for calculating MAPL and then determining cell radius using RF propagation
models. Capacity planning cares about service models and traffic models for calculating required throughput in the network, In addition, it is concerned with calculating cell throughput.
ii
ايتجدول احملتو
i........................................................................................... امللخص
Abstract .......................................................................................i
ii ................................................................................... احملتوايت جدول
vi ..................................................................................................................... األشكال قائمة ix ..................................................................................................................... الجداول قائمة
xi ......................................................................................................................االختصارات xiv...................................................................................................................... عامة مقدمة
1 ..................................................................................... األول الفال
1 ............................................................................................... الخاليا وتخطيط LTE إلى مدخل
LTE ................................................................................................................ 1 إلى الحاجة 1.1-
LTE...................................................................................................................... 2 أهداف 2.1-
LTE ................................................................................................................ 2 الشبكة بنية 3.1-
LTE ............................................................................................ 3 في المتعدد الوصول تقنيات 4.1-
OFDM ......................................................................... 3 المتعامد الترددي بالتقسيم التضميم 1.4.1-
6 ............................................................ الهابطة الوصلة على المتعدد للوصول OFDMA تقنية 2.4.1-
ة الوصلة على المتعدد للوصول SC-FDMA تقنية 3.4.1- 7 ........................................................ الصاعد
11 ..................................................................................................... الفرعية الحوامل أنماط 6.1-
12 ..................................................................................................... األعظمي دوبلر انزياح 7.1-
RB Structure........................................................................................... 13 الموارد كتلة بنية 8.1-
Frame Structure ............................................................................................ 11 اإلطار بنية 9.1-
LTE .................................................................................. 11 في المفتاحية الخصائص ملخص 10.1-
16 .......................................................................................... للتردد الجزئي االستخدام إعادة 11.1-
EUTRAN ............................................................................ 11 الراديوي الوصول شبكة طبقات 12.1-
Spatial Diversity ....................................................................................... 11 المكاني عالتنو 13.1-
Recieve Diversity ............................................................................... 11 االستقبال تنوع 1.13.1-
Transmit Diversity .............................................................................. 22 االرسال تنوع 2.13.1-
22 ............................................................................... المغلقة الحلقة بطريقة اإلرسال تنوع -1
Spatial Multiplexing................................................................................ 21 المكاني التضميم 14.1-
21 ....................................................................................... المكاني للتضميم العام المبدأ 1.14.1-
23 .................................................................... المكاني التضميم باستخدام المتعدد الوصول 2.14.1-
Beamforming ................................................................................. 21 اإلشعاع حزمة تشكيل 15.1-
AMC ................................................................................... 21 المتكيف القناة وترميز التعديل 16.1-
26 ............................................................................................... الخليوية األنظمة في السعة 17.1-
26 .......................................................................................... الخليوية الشبكة تخطيط أهداف 18.1-
21 .................................................................................................الخليوي التخطيط مراحل 19.1-
Initial األولي التخطيط 1.19.1- Planning................................................................................. 21
Detailed Planning ......................................................................... 21 التفصيلي التخطيط 2.19.1-
iii
Optimized Planning........................................................................... 32 األمثل التخطيط 3.19.1-
11 .................................................................................... الثاين الفال
31 ............................................................................................................ التغطية أبعاد ضبط
31 ............................................................................................... التغطية أبعاد ضبط خطوات 1.2-
DL RLB ..................................................................... 32 الهابطة الراديوية الوصلة ميزانية حساب 2.2-
DL RLB Inputs ................................................... 32 الهابطة الراديوية الوصلة ميزانية مدخالت 1.2.2-
System parameters ............................................................................ 33 النظام معامالت 2.2.2-
Duplex mode.............................................................................. 33 االزدواجية نمط 1.2.2.2-
LTE (Operating Bands) .............................................................. 31 في الترددية زمالح 2.2.2.2-
Channel Bandwidth .................................................... 31 للقناة الترددية الحزمة عرض 3.2.2.2-
Number of RB ........................................................................... 36 الموارد كتل عدد 4.2.2.2-
36 .............................................................الحزمة عرض وفعالية الفعال الحزمة عرض 5.2.2.2-
Clutter Type ................................................................................. 37 االزدحام نمط 6.2.2.2-
channel model ................................................................................ 37 القناة نموذج 7.2.2.2-
31 ...................................................................................... (eNodeB) المرسل خصائص 3.2.2-
31 .................................................................. القاعدية المحطة في رسالاإل هوائي نمط 1.3.2.2-
31 ..........................................................................القاعدية للمحطة االرسال استطاعة 2.3.2.2-
31 .........................................................................................النقل خطوط ضياعات 3.3.2.2-
TTA............................................................................................... 11 القمة مضخم 4.3.2.2-
12 ................................................................. القاعدية المحطة في المرسل الهوائي ربح 5.3.2.2-
13 ................................................................... المكافئة اآليزوتروبية اإلشعاع اعةاستط 6.3.2.2-
13 ............................................................................................ (UE) المستقبل خصائص 4.2.2-
13 .................................................................................. الحراري الضجيج استطاعة 1.4.2.2-
Noise Figure ............................................................... 13 االستقبال لدارة الضجيج رقم 2.4.2.2-
Body Loss.............................................................................. 11 اإلنسان جسم ضياع 3.4.2.2-
11 .......................................................................................... االستقبال هوائي ربح 4.4.2.2-
Target Cell edge MCS ................................. 11 الخلية حدود على القناة وترميز التعديل نمط 5.4.2.2-
11 ............................................................................................. رسالاإل تنوع ربح 6.4.2.2-
16 ............................................................................................ االستقبال تنوع ربح 7.4.2.2-
16 ........................................................................................... المكاني التضميم أثر 3.2.2.2-
BLER ............................................................................. 16 النقل كتلة في الخطأ معدل 8.4.2.2-
17 ............................................... الموارد الخلية حدود على للمشترك المخصصة كتل عدد 9.4.2.2-
12 ...... (.36 - الشكل) في المبينة المنحنيات على فنحصل SU-MIMO المكاني مالتضمي حالة في أما
11 .................................................... المطلوبة SINR والتداخل الضجيج إلى اإلشارة نسبة 10.4.2.2-
HARQ Gain ................................................................. 11 الهجينة اإلرسال إعادة ربح 11.4.2.2-
17 ...................................................................... اإلرسال زمن مضاعفة وتأخير ربح 12.4.2.2-
61 ............................................................................................. المستقبل حساسية 13.4.2.2-
61 ....................................................................................................... أخرى معامالت 5.2.2-
Shadowing Margin ........................................................................... 61 الظل هامش 1.5.2.2-
62 ................................................................................. التداخل هامش و الخلية حمل 2.5.2.2-
Beamforming ......................................................................... 63 الحزمة تشكيل ربح 3.5.2.2-
Implementation Margin ................................................................... 61 التنفيذ هامش 4.5.2.2-
FDPS Gain ........................................................................... 61 الترددية الجدولة ربح 5.5.2.2-
iv
Penetration Loss ................................................................... 66 التغلغل ضياع هامش 6.5.2.2-
67 ...................................................................................................... التسليم ربح 7.5.2.2-
DL MAPL....................................... 67 الهابطة الوصلة على به المسموح األعظمي المسار فقد 6.2.2-
DL RLB ................................................................... 67 الصاعدة الراديوية الوصلة ميزانية حساب 3.2-
System parameters ............................................................................ 61 النظام معامالت 1.3.2-
Transmitter parameters UE .............................................................. 61 المرسل خصائص 2.3.2-
61 ............................................................................. النقال للجهاز االرسال استطاعة 1.2.3.2-
61 ........................................................................................... اإلرسال هوائي ربح 2.2.3.2-
Body Loss.............................................................................. 61 اإلنسان جسم ضياع 3.2.3.2-
61 ................................................................... :المشعة الفعالة اآليزوتروبية االستطاعة 4.2.3.2-
parameters eNB Receiver................................................................ 61 المستقبل خصائص 3.3.2-
61 ..............................................................................................الحراري الضجيج 1.3.3.2-
TTA............................................................................................... 61 القمة مضخم 2.3.3.2-
61 ........................................................................... القاعدية المحطة في الضجيج رقم 3.3.3.2-
72 .......................................................................................... االستقبال هوائي ربح 4.3.3.2-
72 .......................................................................................... والترميز التعديل نمط 5.3.3.2-
71 ............................................................. المطلوبة والتداخل الضجيج إلى اإلشارة نسبة 6.3.3.2-
72 ................................................................................................ المستقبل حساسية7.3.3.2-
72 ....................................................................................................... أخرى معامالت 4.3.2-
72 ...................................................................................................التداخل هامش 1.4.3.2-
UL MAPL ......................................... 73 الصاعدة الوصلة على به المسموح األعظمي المسار فقد 5.3.2-
73 ........................................................................................ الوصلة ميزانية حساب على مثال 4.2-
RF Propagation Model ................................................................... 71 الراديوي االنتشار نموذج 5.2-
Okumura-Hata................................................................................... 76 االنتشار نموذج 1.5.2-
Okumura-Hata .................................. 77 االنتشار نموذج في التردد مع الخلية قطر تغيرات 1.1.5.2-
Okumura-Hata ............ 77 نموذج في به المسموح األعظمي المسار فقد مع الخلية قطر تغيرات 2.1.5.2-
Okumura-Hata ............. 71 االنتشار نموذج في القاعدية المحطة ارتفاع مع الخلية قطر تغيرات 3.1.5.2-
Okumura-Hata................ 71 االنتشار نموذج في النقالة المحطة ارتفاع مع الخلية قطر تغيرات 4.1.5.2-
COST231-Hata ................................................................................... 71 االنتشار نموذج 2.5.2-
COST231-Hata ................................... 71 االنتشار نموذج في التردد مع الخلية قطر تغيرات 1.2.5.2-
COST231-Hata............. 12 نموذج في به المسموح األعظمي المسار فقد مع الخلية قطر تغيرات 2.2.5.2-
COST231-Hata.............. 12 االنتشار نموذج في القاعدية المحطة ارتفاع مع الخلية قطر تغيرات 3.2.5.2-
COST231-Hata ................ 11 االنتشار نموذج في النقالة لمحطةا ارتفاع مع الخلية قطر تغيرات 4.2.5.2-
11 ............................................................................................................ :التغطية حسابات 6.2-
Omni-Cell ................................................................................. 11 األحادية الخلية مساحة 1.6.2-
Bi-sector Cell............................................................................... 12 الثنائية الخلية مساحة 2.6.2-
Tri-sector Cell ............................................................................. 12 الثالثية الخلية مساحة 3.6.2-
Six-sector Cell ........................................................................... 12 السداسية الخلية مساحة 4.6.2-
31 .................................................................................. الثالث الفال
13 .............................................................................................................. السعة أبعاد ضبط
13 ................................................................................................. السعة أبعاد ضبط خطوات 1.3-
Network throughput ............................................................... 13 الخليوية الشبكة في النقل معدل 2.3-
Service Model ..................................................................................... 11 الخدمة نموذج 1.2.3-
v
Traffic Model .................................................................................... 16 االزدحام نموذج 2.2.3-
11 .......................................................................... الخليوية الشبكة في النقل معدل حسابات 3.2.3-
11 ......................................... :الحامل على النقل معدل إلى النقل لمعدل العظمى القيمة نسبة 1.3.2.3-
11 ............................................................................... :للمشترك الوسطي النقل معدل 2.3.2.3-
Cell throughput ................................................................................. 11 الخلية في النقل معدل 3.3-
MAC ....................................................................................... 11 الطبقة على النقل معدل 1.3.3-
12 ............................................................................ :الهابطة الوصلة على التحكمي العبء 2.3.3-
Reference Signals Overhead ..................... 12 الهابطة الوصلة في المرجعية اإلشارات عبء 1.2.3.3-
Synchronization Signals Overhead .......................................... 12 التزامن اتإشار عبء 2.2.3.3-
PBCH ............................................................................. 11 الفيزيائية البث قناة عبء 3.2.3.3-
PDCCH .............................................. 11و PCFICHو PHICH الفيزيائية التحكم قنوات عبء 4.2.3.3-
ة الوصلة على التحكمي العبء 3.3.3- 12 ............................................................................الصاعد
PUCCH Overhead ........................................... 12 الصاعدة الوصلة على التحكم قناة عبء 1.3.3.3-
ة الوصلة على المرجعية اإلشارات عبء 2.3.3.3- 12 ........................................................ الصاعد
PRACH Overhead: ....................................................... 13 العشوائي الوصول قناة عبء 3.3.3.3-
MAC.................................................................... 13 الطبقة على للخلية الوسطي النقل معدل 4.3.3-
IP........................................................................ 11 الطبقة على للخلية الوسطي النقل معدل 5.3.3-
11 ............................................................................................................... السعة حسابات 4.3-
69 ................................................................................... الرابع الفال
16 ....................................................................................................................العملي التنفيذ
16 .............................................................................................................. التغطية تخطيط 1.4-
16 ....................................................................................................... النظام معامالت 1.1.4-
17 ..............................................................................................النقالة المحطة معامالت 2.1.4-
17 ........................................................................................... القاعدية المحطة معامالت 3.1.4-
11 ....................................................................................................... أخرى معامالت 4.1.4-
11 .......................................................................................... االنتشار نموذج بارامترات 5.1.4-
11 .............................................................................................................. التغطية تخطيط 2.4-
11 ..........................................................................................................الخدمة نموذج 1.2.4-
11 ....................................................................................................... االزدحام نموذج 2.2.4-
122 .............................................................................................. الشبكة في النقل معدل 3.2.4-
122 ............................................................................................... الخلية في النقل معدل 4.2.4-
121 ......................................................................................................... النهائية ةالنتيج 3.4-
201......................................................................................... اخلامتة
101 ...................................................................................... املالحق
201....................................................................................... أ امللحق
121 ....................................................................................................... ومصطلحات تعاريف
201........................................................................................ املراجع
vi
األشكالمة ئقا xiv ...................................................................... للمشروع الصندوقي املخطط -1 - الشكل
1 ....................... اخلليوية الشبكة على شهرايا املتبادلة البياانت وكمية املكاملات كمية بني مقارنة -2 - الشكل
3 ................................... والرابع الثالث اجليلني لشبكيت اهليكلية البنية يوضح مبسط شكل – 3 – الشكل
3 .............................................................. الرابع اجليل يف املتعدد الوصول تقنيات -4 - الشكل
OFDM....................................................................... 4 يف املتعامدة احلوامل -5 - الشكل
5 ...................................اهلابطة الوصلة على OFDM مستقبل ملرسل الصندوقي املخطط - 6 - الشكل
OFDMA........................................................ 6 يف والرتددية الزمنية املوارد تقسيم - 7 - الشكل
SC-FDMA ................................. 8 و OFDMA يف الفرعية احلوامل ضمن وزالرم توزع - 8 - الشكل
9 ........................... الصاعدة الوصلة على SC-FDMA ومستقبل ملرسل الصندوقي املخطط - 9 - الشكل
LTE ........................................................................ 11 يف الدوارة البادئة – 11 - الشكل
11 ............................................ والصاعدة اهلابطة الوصلتني على املرجعية الرموز توزع - 11 - الشكل
LTE ................................................................. 11 يف الفرعية املاحلو أمناط - 12 - الشكل
ICI....................................................................... 11 احلوامل بني التداخل - 13 - الشكل
13 .......................................واملوسعة الطبيعية الدوارة البادئة حاليت يف املوارد كتلة بنية – 14 - الشكل
LTE.................................................................. 14 يف الراديوي اإلطار بنية – 15 - الشكل
16 ............................................................................ اخلالاي بني التداخل – 16 - الشكل
11 ............................................... اخلالاي بني ابلتشاور اخلالاي بني التداخل ختفيض – 11 - الشكل
18 ................................................................. الراديوي صولالو شبكة طبقات -18 - الشكل
19 ....................................................... االستقبال تنوع ابستخدام اخلفوت ختفيض -19 - الشكل
11 ............................................................... املغلقة احللقة بطريقة االرسال تنوع -20 - الشكل
Alamouti ................................ 11 ترميز ابستخدام املفتوحة احللقة بطريقة اإلرسال تنوع -21 - لشكلا
2x2 .................................................. 11 املكاين التضميم لنظام الصندوقي املخطط -22 - الشكل
13 .......................................... الصاعدة الوصلة على املكاين ابلتضميم املتعدد الوصول -23 - الشكل
15 .......................................................اهلابطة الوصلة على اإلشعاع حزمة تشكيل -24 - الشكل
19 .................................................... اخلالاي عدد حلساب والسعة التغطية ختطيط – 16 - الشكل
vii
19 ............................................................ الراديوي التخطيط يف األساسية املراحل 25 - الشكل
31 ................................................................... التغطية أبعاد ضبط خطوات – 11 - الشكل
33 ................................................. الزمنية االزدواجية ومنط الرتددية االزدواجية منط – 18 - الشكل
36 ........................................... املختار احلزمة عرض يتيحه الذي الفرعية احلوامل عدد -19 - الشكل
41 .............. ومرونته املغذي قطر حسب خمتلفة حاالت أجل من الرتدد بداللة املغذي ضياعات -31 - الشكل
41 ............................................................الداخلية وبنيته القمة مضخم موضع – 31 - الشكل
41 ............................... والعمودي األفقي املستويني يف اإلرسال هلوائي اإلشعاعي املخطط -31 - الشكل
45 ....................................................والرميز التعديل منط رقم بداللة الرتميز معدل – 33 - الشكل
41 .............................................للمشرتك إسنادها الالزم املوارد كتل عدد حتديد آلية -34 - الشكل
تضميم بدون والرتميز التعديل مناطأ ملختلف لتأمينه الالزمة املوارد كل عدد بداللة املفيد النقل معدل – 35 - الشكل 49 ..................................................................................................................مكاين
SU-MIMO .... 51 النمط حالة يف املخصصة املوارد كتل عدد بداللة املفيد النقل معدل - 36 - الشكل
51 .............................................. املطلوبة الضجيج إىل اإلشارة لنسبة احملدة العوامل – 31 - الشكل
رقم حالة اهلابطة الوصلة على والرتميز التعديل أمناط ملختلف املوارد كتل عدد بداللة SINR النسبة -38 - الشكل1...................................................................................................................... 51
رقم حالة اهلابطة الوصلة على والرتميز التعديل أمناط ملختلف املوارد كتل عدد بداللة SINR النسبة -39 - لالشك1...................................................................................................................... 53
رقم حالة اهلابطة الوصلة على والرتميز التعديل أمناط ملختلف املوارد كتل عدد بداللة SINR النسبة -41 - الشكل3...................................................................................................................... 53
رقم حالة اهلابطة الوصلة على والرتميز التعديل أمناط ملختلف املوارد كتل عدد بداللة SINR النسبة -41 - الشكل4...................................................................................................................... 53
55 .......................................................................... اهلجينة اإلرسال إعادة -41 - الشكل
56 .....................................................اهلجينة اإلرسال إعادة ربح يف املؤثرة العوامل -43 - الشكل
51 ........................................................ أضعاف أربعة إىل اإلرسال زمن مضاعفة -44 - الشكل
MAC. 58 الطبقة مستوى على HARQ ابستخدام واحدة مرة اإلرسال إعادة يضيفه الذي التأخري -45 - الشكل
59 ...............أضعاف عأرب إىل اإلرسال زمن مضاعفة مع واحدة مرة اإلرسال إعادة عند التأخري -46 - الشكل
الذي التأخري مدة خالل اإلرسال زمن مضاعفة استخدام دون من املمكنة اإلرسال إعادة مرات عدد -41 - الشكل 61 ................................................... .واحدة مرة إرسال وإعادة أضعاف أربع إىل املضاعفة حالة إليه تؤدي
61 ....................................................... التغطية وثوقية حتسني يف الظل هامش أثر –48 - الشكل
viii
AS ........................................................ 63 االنتشار زاوية زايدة يف املبعثرات أثر -49 - الشكل
66 . احلزمة عرض قيم ملختلف للمشرتك املخصصة املوارد كتل عدد نسبة بداللة ديةالرتد اجلدولة ربح -51 - الشكل
PUSCH.................... 11 القناة على املستخدمة زوالرتمي التعدل أمناط ملختلف الرتميز معدل -51 - الشكل
رقم حالة عدةالصا الوصلة على والرتميز التعديل أمناط ملختلف املوارد كتل عدد بداللة SINR النسبة - 51 - الشكل1...................................................................................................................... 11
رقم حالة الصاعدة الوصلة على والرتميز التعديل أمناط ملختلف املوارد كتل عدد بداللة SINR النسبة - 53 - الشكل1...................................................................................................................... 11
رقم حالة الصاعدة الوصلة على والرتميز التعديل أمناط ملختلف املوارد كتل عدد بداللة SINR النسبة - 54 - الشكل3...................................................................................................................... 11
رقم حالة الصاعدة الوصلة على والرتميز التعديل أمناط ملختلف املوارد كتل عدد بداللة SINR النسبة - 55 - الشكل4...................................................................................................................... 11
13 ........................................ اخللية محل بداللة الصاعدة الوصلة على التداخل هامش -56 - الشكل
Okumura-Hata .................. 16 انتشار منوذج يف القاعدية احملطة هوائي ارتفاع حتديد طريقة -51 - الشكل
Okumura-Hata ................................... 11 منوذج يف الرتدد بداللة اخللية قطر نصف – 58 - الشكل
Okumura-Hata ......... 11 منوذج يف به املسموح األعظمي املسار فقد بداللة اخللية قطر نصف -59 - الشكل
Okumura-Hata ........ 18 منوذج يف القاعدية احملطة هوائي ارتفاع مع اخللية قطر نصف تغريات – 61 - الشكل
Okumura-Hata ................. 18 منوذج يف النقالة احملطى ارتفاع مع اخللية قطر نصف تغريات -61 - الشكل
COST231-Hata ....................... 19 منوذج يف اإلشارة تردد مع اخللية قطر نصف تغريات – 61 - الشكل
COST231-Hata ........ 81 منوذج يف القاعدية احملطة هوائي ارتفاع مع اخللية قطر نصف تغريات -64 - الشكل
COST231-Hata.... 81 منوذج يف به املسموح األعظمي املسار فقد مع اخللية قطر نصف تغريات -63 - الشكل
COST231-Hata ................. 81 منوذج يف النقالة احملطة ارتفاع مع اخللية قطر نصف تغريات -65 - الشكل
81 .......................................................................... االجتاه األحادية اخللية -66 - الشكل
81 .................................................................................... الثنائية اخللية -61 - الشكل
81 ................................................................................... الثالثية اخللية -68 - الشكل
81 ................................................................................. السداسية اخللية -69 - الشكل
83 ..................................................................... السعة أبعاد ضبط خطوات -11 - الشكل
85 ........................ ابلعكس أو PDCP الطبقة إىل IP الطبقة من الطرود لتدفق الفعلية املدة -11 - الشكل
IP ...................... 94 لطبقةا إىل MAC الطبقة من عبورها أثناء املعطيات هبا متر اليت املراحل -11 - الشكل
ix
قائمة اجلداول LTE ................................................................. 15 لـ املفتاحية اخلصائص ملخص -1 اجلدول
31 ............................................................. اهلابطة الراديوية الوصلة ميزانية مدخالت -1 اجلدول
33 .......................................................... والرتددية الزمنية االزدواجية منطي بني مقارنة -3 اجلدول
LTE .............................................................................. 34 يف الرتددية احلزم -4 دولاجل
35 ............................................................ترددية حزمة كل توفره الذي احلزمة عرض -5 اجلدول
36 ............................................................احلزمة عرض وفعالية الفعال احلزمة عرض – 6 اجلدول
31 .................................................................... االنتشار وسط يف االزدحام أمناط -7 اجلدول
31 ............................................................................ تاملسارا تعدد قناة مناذج -8 اجلدول
41 ........................... احلامل والرتدد ومرونته قطره حسب احملوري النقل خط ضياعات لقيم منوذج -9 اجلدول
PDSCH............................................................. 45 القناة وترميز التعديل أمناط – 11 اجلدول
48 ..................... املطلوب النقل كتلة ودليل حجم لتحقيق للمشرتك املخصصة املوارد كتل عدد -11 اجلدول
TBS_L2 ................................................... 49 إىل TBS_L1 من التحويل جدول -11 اجلدول
51 ..................... والرتميز للتعديل معني ومنط املوارد كتل من معني عدد أجل من SINR النسبة -13 اجلدول
55 ..........................................................األمثلي والرتميز التعديل منط اختيار طريقة -14 اجلدول
51 ........... اإلرسال زمن ومضاعفة اهلجني اإلرسال إعادة عن الناجتة النقل معدل يف التخفيض نسبة -15 اجلدول
مرات عدد عن يعرب الذي L املعامل ،HARQ واستخدام اإلرسال زمن مضاعفة عن الناتج D أخريالت -16 اجلدول 61 ............................ اإلرسال زمن مضاعفة دون من HARQ ابستخدام يف D التأخري فرتة خالل اإلرسال إعادة
61 املضاعفة مرات وعدد اإلرسال إعادة مرات لعدد خمتلفة حاالت أجل من رسالاإل زمن مضاعفة ربح -11 اجلدول
61 .................................... الرتاكمي القياسي الطبيعي االحتمايل التوزع لتابع العكسي التابع -18 اجلدول
Round Robin................................................................. 65 خبوارزمية اجلدولة -19 اجلدول
Carrier By carrier in turn .................................................. 65 خبوارزمية اجلدولة -11 اجلدول
Riding Peaks ................................................................. 65 خبوارزمية اجلدولة -11 اجلدول
RB Grouping ................................................................ 65 خبوارزمية اجلدولة -11 اجلدول
66 ............................................املنطقة طبيعة بحس التغلغل لضياعات النموذجية القيم -13 اجلدول
68 ..................................................................الصاعدة الوصلة ميزانية مدخالت -14 اجلدول
x
69 ..........................................العظمى االرسال استطاعة حسب النقالة األجهزة أصناف -15 اجلدول
PUSCH .............................................................. 11 القناة وترميز التعديل أمناط -16 اجلدول
PUSCH .................................. 14و PDSCH للقناتني الوصلة ميزانية حساب على مثال -11 اجلدول
84 ........................................................ الرابع اجليل شبكات تقدمها اليت اخلدمات – 18 اجلدول
86 ........................................................................... اخلدمة منوذج معامالت – 19 اجلدول
81 ......................................................................... االزدحام منوذج معامالت – 31 اجلدول
88 ..................احلامل على النقل ملعدل الوسطى القيمة إىل العظمى القيمة لنسبة النموذجية القيم -31 اجلدول
91 ...................................اهلابطة الوصلة يف املرجعية اإلشارات عن الناتج التحكمي العبء -31 اجلدول
91 ......................................اهلابطة الوصلة يف التزامن إشارات عن النتاج التحكمي العبء -33 اجلدول
PBCH ........................................................ 91 القناة عن الناتج التحكمي العبء -34 اجلدول
91 ............................. اهلابطة الوصلة يف الفيزايئية التحكم قنوات عن الناتج التحكمي العبء -35 اجلدول
PUCCH...................................................... 91 القناة عن الناتج التحكمي العبء -36 اجلدول
91 .............................. الصاعدة الوصلة على املرجعية اإلشارات عن الناتج التحكمي العبء -31 اجلدول
PRACH...................................................... 93 القناة عن الناتج التحكمي العبء -38 اجلدول
93 ..................... وترميز تعديل منط لكل MAC الطبقة على النقل ومعدالت احتماالت حتديد -39 اجلدول
xi
راتختاااال3GPP 3rd Generation Partnership Project منظمة مشروع اجليل الثالث
AMC Adaptive Modulation and coding التعديل وترميز القناة املتكف ARQ Automated Repeat Request إعادة اإلرسال التلقائية BHSA Busy Hour Session Attempts حماوالت إنشاء اجللسة يف ساعة الذروة
BLER Block Error Rate معدل اخلطأ يف كتلة املعطات BTC Base Transciever Controller املتحكم املركزي CDMA Code Division Multiple Access الوصول املتعدد بتقسيم الرماز CN Core Network الشبكة النواة CP Cyclic Prefix البادئة الدوارة CS Circuit Switched
DL & UL DownLink and Uplin k والوصلة الصاعدة الوصلة اهلابطة
DM RS Demodulation Reference Signals لياإلشارات املرجعية اخلاصة بفك التعد
EIRP Effective Isotropic Radiated Power االستطاعة املشعة املكافئة آيزوتروبياا eNB evolved Node B احملطة القاعدية احملسنة EPA Extended Pedestrian A model
EPS Evolved Packet System املطّور نظام حزم البياانت
EPC Evolved Packet Core املطّورة نواة حزم البياانت
ETU Extended Typical Urban model EUTRAN Evolved UMTS Terrestrial Radio Access
Network املطّورةشبكة الوصول الراديوية
EVA Extended Vehicular A model FDD Frequency Division Duplex االزدواجية الرتددية FDMA Frequency Division Multiple Access الوصول املتعدد ابلتقسيم الرتددي FDPS Frequency Domain Packet scheduling اجلدولة الرتددية GSM Global System for Mobile communication النظام العاملي لالتصاالت النقالة GERAN GSM EDGE Radio Access Network شبكة الوصول الراديوي يف اجليل الثاين
HARQ Hybrid Automated Repeat Request رسال اهلجينةإلإعادة ا
xii
HSDPA High Speed Downlink Packet Access عالية السرعة الوصول ابستخدام حزم البيات على الوصلة اهلابطة
ICIC Inter Cell Interference Coordination التشاور لتخفيض التداخل بني اخلالاي
IM Intrference Margin هامش التداخل
IMS I-P Multimedia Subsystem ISI Inter Symbol Interference التداخل يف الرمز LTE Long Term Evolution التطوير بعيد املدى للجيل الثالث
MAC Medium Access Control تحكم ابلوصول إىل الوسطال
MAPL Maximum Allowed Path Loss فقد املسار األعظمي املسموح به
MBMS Multimedia Broadcast Multicast Services خدمات البث والبث املتعدد للوسائط املتعددة MCS Modulation and Coding Scheme منط التعديل والرتميز
MIMO Multiple Input Multiple Output اهلوائياتتعدد
MU-MIMO Multi User MIMO التضميم املكاين لعدة مستخدمني
MME Mobility Management Entity قسم إدارة احلركة
NRB Number of Resource Block عدد كتل املوارد
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
التضميم ابلتقسيم الرتددي املتعامد
OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
الوصول املتعدد ابلتقسيم الرتددي املتعامد
PAPR Peak to Average Power Ratio االستطاعة الوسطى نسبة االستطاعة العظمى إىل
PBCH Physical Broadcast Channel قناة البث الفيزايئية
PCRF Policy and Charging Rules Function قسم إدارة القوانني والفوترة
PDCP Packet Data Convergence Protocol PDCCH Physial Downlink Control Channel ئية على الوصلة اهلابطةقناة التحكم الفيزاي PDSCH Physial Downlink Shared Channel القناة الفيزايئية املشرتكة على الوصلة اهلابطة
PGW Packet Data Network Gateway بوابة شبكة حزم البياانت
PMI Precoding Matrix Indicator بقميز املسمؤشر مصفوفة الرت PPP Point to Point Protocol بروتوكول الند للند
PS Packet Switched QoS Quality of Service جودة اخلدمة
xiii
RB Resource Block كتلة املوارد
RE Resourc Element عنصر املوارد
RF Radio Frecuency رتدد الراديويال RNC Radio Network Controller متحكم الشبكة الراديوية
RI Rank Indicator مؤشر الرتبة
RS Reference Signals اإلشارات املرجعية RLB Radio Link Budjet ميزانية الوصلة الراديوية
RLC Radio Link Control حكم ابلوصلة الراديويةطبقة الت
RRC Radio Resource Control طبقة التحكم ابملوارد الراديوية
SAE System architecture Evolution تطوير هيكلية النظام SC-FDMA Single Carrier Frequency Division
Multiple Access الرتددي وحيد احلامل الوصول املتعدد ابلتقسيم
SD Spatial Diversity التنوع املكاين
SFM Shadow Fading Margin هامش خفوت الظل
SGW Serving Gateway البوابة املخدمة SM Spatial Multiplexing التضميم املكاين
SINR Signat to Interference plus Noise Ratio نسبة اإلشارة إىل التداخل والضجيج
SRS Sounding Reference Signal اإلشارات املرجعية اخلاصة بسرب القناة
SU-MIMO Single User MIMO التضميم املكاين ملستخدم واحد
TDMA Time Division Multiple Access الوصول املتعدد ابلتقسيم الزمين
TDD Time Division Duplex االزدواجية الزمنية
TTA Tower Top Amplifier مضخم القمة
TTI Transmission Time Interval UE User Equioment (احملطة النقالة)اجلهاز النقال
UMTS Universal Terrestrial Telecommunication System
النظام العاملي العام لالتصاالت اخلليوية
VoIP Voice Over IP
xiv
ة عامةمقدم. دوراا هاماا يف مواكبة النهم املتزايد على معدالت النقل يف األنظمة اخلليوية LTE االتصاالت اخلليويةيف يلعب اجليل الرابع
يؤدي ختطيط الشبكة اخلليوية إىل تقليص عيوب الشبكة وختفيف عمليات الصيانة وتقليل اهلدر يف املوارد مما ينعكس إجياابا . قبل وما بعد تركيب الشبكةيف ختفيض كلفة ما
نقوم يف اجلزء. غطية ومستوى السعةيتضمن القيام ابلتخطيط على مستويني مستوى التو خمطط املشروع 1 -الشكل يبني ة، على الوصل اخلاص بتخطيط التغطية بتحليل ميزانية الوصلة أبدق تفاصيلها للحصول على فقد املسار األعظمي املسموح به
موعة من نقوم إبجراء جمقطر اخللية، وبعدها فد يف حساب نصينتشار الراديوي اليت تفبعد ذلك نقوم بدراسة مناذج اإل .العمليات احلسابية هتدف إىل حساب مساحة اخللية ومن مث عدد اخلالاي الالزمة لتغطية املساحة احملددة
من خالل مناذج اخلدمة اليت يتم حتديدهاتطلبات السعة على الشبكة اخلليوية م دراسةاخلاص بتخطيط السعة يتناول اجلزءالذي يلخص يف الشبكة الكلي معدل النقل لحصول على معدل النقل الوسطي للمستخدم ومن مث حنسبزدحام لومناذج اإل
وهذا يتطلب MACبقة من جهة أخرى نقوم حبساب معدل النقل الكلي يف اخللية على الط. متطلبات السعة يف الشبكةحتديد خصائص الطبقة الفيزايئية من رتبة تعديل ومعدل ترميز القناة ومنط البادئة الدوارة وعدد كتل املوارد يف النظام وحساب العبء التحكمي لإلشارات املرجعية وإشارات التزامن وقنوات التحكم الفيزايئية وقناة الوصول العشوائي، وبعد ذلك حنول
معدل النقل يف الشبكة على بتقسيمتنتهي مرحلة ختطيط السعة . IPإىل الطبقة MACيف اخللية من الطبقة معدل لنقل .معدل النقل يف اخللية للحصول على عدد اخلالاي الالزمة لتحقيق متطلبات السعة
املخطط الصندوقي للمشروع -1 -الشكل
1
األول الفصل
وختطيط اخلالاي LTE مدخل إىلبنيتها و وأمهيتها وأهدافها LTE شبكات حملة عامة عن نبنّي يف هذا الفصل
متيز واالستقبال وكذلك املعامالت األساسية اليت لاإلرساالتقنيات املستخدمة يف و هذه األنظمة ابإلضافة إىل حملة عن أهداف التخطيط الراديوي ومراحله
LTE احلاجة إىل 1.1-
والتطور النرتنتل النتشار الواسعاإال أن . ت الشبكات اخلليوية يف األساس لتأمني االتصاالت الصوتيةم مّ ص على التوازي مع البياانت، جعل الشبكات اخلليوية تقوم بوظيفة نقل كماا ونوعاا املتسارع ألجهزة اهلاتف النقال
حت أصب حىتالتزايد املستمر لكمية البياانت املتبادلة تبني اإلحصائيات .نقل الصوتيف الرئيسيةوظيفتها املكاملات تعد ملبينما 2013يف هناية العام اخلليوية اتكومات املتبادلة على الشبمن كمية املعل %91تشكل .[1] (2 -الشكل ) من كمية املعلومات املتبادلة %9سوى تشكل الصوتية
مما ولد احلاجة إىل نظام جليلني الثاين والثالث إىل اختناق أنظمة ا أدى هذا التزايد يف الطلب على البياانتاملسؤول عن نقل املكاملات Circuit-switchedتناقص دور النطاق أدى إىلكما . اتصال ذو سعة أكربمما ولد احلاجة إىل نظام االتصاالت . املسؤول عن نقل البياانت Packet-switchedوتنامي دور النطاق
-Packetاالنتقال الكامل إىل النطاق يبسط . بنفس النطاقصوتية ونقل البياانت املوحدة لتأمني االتصاالت ال
Switched مما يفتح اجملال أمام التطبيقات اليت تتطلب النقل زمن التأخري خيفضوابلتايل الشبكة بنية قلب . [2] ابلزمن احلقيقي
مقارنة بني كمية املكاملات وكمية البياانت املتبادلة شهرايا على الشبكة اخلليوية -2 -الشكل
2
LTE أهداف 2.1- :[3] ابلنقاط التالية جمموعة من األهداف اليت تتلخص وضعب 3GPPقامت منظمة
.Rel.6 HSUPA [4] خالاي تيحهات اليت السعة أضعاف أو أربع ثالث إىل اخللية سعة زايدة -1
.طيات املتبادلةحبجم املع قووضع نظام فوترة ال يتعل Cost per bit البت كلفة ختفيض -1
.[4] الصاعدة الوصلة على 50Mbpsو اهلابطة الوصلة على 100Mbps أعظمي نقل معدل إىل الوصول -3
.والثالث الثاين اجليلني عائالت يف املستخدمة الرتددية احلزم ضمن العمل إمكانية -4
.أوسع مساحات علىوبة املطل نقلال معدالت أتمني خالل من التغطية زايدة -5
.احلقيقي ابلزمن تعمل خدمات جديدة إمكانية إضافة مما يتيح التأخري تقليل -6
.الشبكة ملتطلبات املناسب العرض ابختيار يسمح مما الرتددية احلزمة لعرض خيارات متعددة إاتحة -1
.PS ابلنطاق واستبداله CS النطاق عن متاماا التخلي -8
.محطات القاعديةالـ بني لتعاونا خالل من يةاخلل حواف على األداء حتسني -9
.عددها وختفيض Interfaces البينية الواجهات تبسيط خالل من التعقيد تقليل -11
LTE الشبكة بنية 3.1- Core Network القلب شبكةال يف سواء IP الربوتوكول على كلي بشكل تعتمد أبهنا اجليل الرابع بنية تتميز
. LTEشكالا مبسطاا لبينة 3 –الشكل يبني Access Network الوصول شبكة أو 3وصفت منظمة لقدGPP شبكة الـLTE أبهنا نظام حزم بياانت مطورEPS اتصال يؤمن IP بني
.خارجية بياانت حزم وشبكة UE النقال اجلهاز
الـ تتألف EPS نواة حزم البياانت املطورة :من EPC املطورة الراديوي الوصول وشبكة EUTRAN.
نواة حزم البياانت تقومEPC بتوزيع كل أمناط املعلومات سواء الصوتية أو البياانت ابستخدام تقنيات ويتم نقل متاماا فقد مت التخلي عنه CS أما النطاق. اليت استخدمت سابقاا لنقل البياانت فقط PS النطاق
.PSتمد على النطاق اليت تع VoIPاملكاملات الصوتية عرب تقنية
نواة ال تتألفو EPCخمتلفة وظيفياا وهي أقسام أربعة من :MME وSGW وPGW وPCRF.
تتألف شبكة الوصولEUTRAN من احملطات القاعديةeNodeBs وأجهزة املستخدمني UEs.
توصف شبكة الوصول يفLTE أبهنا ذات بنية مستويةFlat architecture الترتبط احملطات حيثيف اجليل الثاين، وبدالا من ذلك متتلك كل BTCيف اجليل الثالث و RNCاعدية مبتحكم مركزي مثل الق
الوصلةبينها عرب فيما احملطات القاعدية تتصلو خاصاا هبا RRMمتحكماا راديوايا eNBحمطة قاعدية X2 تعقيد املتحكم وجينب للتنسيق فيما بينها، وهذا يقلل التأخري ويزيد الفعالية وخيفض التكلفة ويقلل
تتصل احملطة القاعدية مع كما .single point failureالنظام من مشكلة الفشل بفشل املتحكم املركزي . S1 [5]الوصلة عرب EPCالنواة
3
الثالث والرابع البنية اهليكلية لشبكيت اجليلنيشكل مبسط يوضح – 3 –الشكل
LTEصتقنيات الوصول املتعدد يف 4.1-
OFDM ابلتقسيم الرتددي املتعامد التضميم 1.4.1-
حيث تستخدم . للوصول املتعدد طريقة احلوامل املتعددة املتعامدة LTEتعتمد أنظمة SC-FDMAعلى الوصلة اهلابطة نظراا لفعاليتها الطيفية العالية وتقنية OFDMAتقنية
ستطاعة الوسطى الوصلة الصاعدة الخنفاض نسبة اإلستطاعة العظمى إىل اإل لىعPAPR مقارنة بـOFDMA ( 4 -الشكل.)
ضيقة احلزمة، فرعيةبتوزيع اإلشارة عريضة احلزمة على عدة حوامل OFDMتقوم الـ متعامدة فيما بينها يف اجملال تبقىحبيث مبسافة فصل أصغرية تكون هذه احلوامل متقاربة
OFDMرسال املعطيات بدفقة واحدة يقوم مرسل فبدال من إ، (5 -الشكل ) الرتدديخمتلف، مما فرعيإبرسال املعطيات على شكل دفقات جزئية ترسل كل منها على حامل
ميكن . CDMAمقارنة بـ وتداخل أقل FDMAإىل فعالية طيفية عالية مقارنة بـ ييؤد .[4] ختصيص جمموعات خمتلفة من احلوامل لإلرسال إىل عدة مستخدمني
مع احملافظة على معدل النقل نفسه عند اإلرسال حبامل وحيد OFDMإذا مت اإلرسال بـ ا يؤدي إىل أقل وهذ فرعيعريض احلزمة، عندئذ يكون معدل النقل ابلنسبة لكل حامل
الناتج عن أتخري ISIيقلل معدل اخلطأ ويقلل التداخل بني الرموز زايدة مدة الرمز مماتقنيات الوصول املتعدد -4 -الشكل .تعدد املسارات
يف اجليل الرابع
4
OFDMاحلوامل املتعامدة يف -5 -الشكل
:ابلنقاط التالية OFDMوميكن تلخيص مزااي حتد الـOFDM للقناة الالسلكية عريضة احلزمة، حيث حتوهلا إىل عدة من الطبيعة االنتقائية يف الرتدد
-Flatضيقة احلزمة ذات استجابة مستوية فرعيةقنوات fading sub-channel . يبسط ذلك عملية تسوية .القناة مما خيفض تعقيد املستقبل
رتدد يف الإىل ختميد مستقل عن بقية احلوامل مما يعطي تنوع فرعيخيضع كل حاملfreq. Diversity.
تعامد دون وجود الاحلفاظ على استخدام مسافة فصل أصغرية بني احلوامل مع فعالية طيفية عالية بفضل .GSMاملستخدمة يف FDMAيف كما هو احلالحلوامل ا ماية بنياحلجماالت
يف الرمزتداخل ال اليت تؤديحتل مشكلة تعدد املسارات ISI اليت تعاين منها تقنيةWCDMA ، وذلكيف ( 3.69µs)مقارنة مبدة الرمز ( 66.7µs)اإلرسال مبدة رمز كبرية نسبياا ضل استخدام البادئة الدوارة و بف
GSM و(0.26µs ) يفWCDMA.
وجدولتهااملوارد ختصيصمرونة.
:[6] وهي بعض السليباتمن OFDMوتعاين الفرعية يؤدي إىل التداخل بني احلواملاحلساسية ألخطاء التزامن يف الرتدد مما.
نسبة االستطاعة العظمى إىل االستطاعة الوسطىPAPR مرتفعة.
يف طرف احملطة القاعدية)على الوصلة اهلابطة OFDMخمططاا مبسطاا ملرسل ومستقبل 6 -الشكل يبني . (يف طرف اإلستقبال اجلهاز النقالو اإلرسال
5
ثالث دفقات خمتلفة من البتات إىل ثالث مستخدمني، تطبق احملطة القاعدية التعديل هنا ترسل احملطة القاعديةبعد ذلك مترر دفقة من . املناسب لكل دفقة بتات حيث ميكن هلا أن تطبق منط تعديل خمتلف لكل مستخدم
يتعلق عدد Sub-streamفقات جزئية ليتم جتزئتها إىل د Serial-to-Parallelالرموز املعّدلة إىل حمّول على سبيل املثال قد ال تتطلب تطبيقات الصوت سوى : الدفقات اجلزئية املخصصة للمستخدم مبعدل النقل
يقوم بعدها خمصص املوارد . دفقات جزئية قليلة بينما تطبيقات الفيديو تتطلب عدد أكرب من الدفقات اجلزئيةاملخصصة للمستخدم الفرعيةميكن للحوامل . فرعيجزئية إىل حامل إبسناد كل دفقة RE Mapperالعنصرية
شكلأو أن تكون موزعة على ( 6 -الشكل على UE3و UE1كما هو احلال لدى )أن تكون كتلة متصلة ل جزئي تكون املعلومات الناجتة عبارة عن مطال وصفحة كل حام(. UE2كما هو احلال لدى )كتل منفصلة
على األشكال املوجية للحوامل اجلزئية فنحصل IFFTكتابع للرتدد، يتم تطبيق حتويل فورييه السريع العكسي املستقبل يف اجلهاز يقوم . على شكل موجي واحد يف اجملال الزمين الذي ميزج ابلرتدد الراديوي ويرسل يف اهلواء
شارة املستقبلة مث الرتشيح وحتويلها إىل الرتدد القاعدي، بعكس اإلجرائية السابقة حيث يبدأ بتقطيع اإل النقالعلى املعطيات للحصول على مطال وصفحة كل حامل جزئي، FFTبعد ذلك يطبق حتويل فورييه السريع
اليت حتمل املعطيات املخصصة الفرعيةنفرتض هنا أن احملطة القاعدية قد أخربت احملطة النقالة مسبقاا ابحلوامل .[2] اليت تعنيه ملعاجلتها ويتجاهل بقية احلوامل الفرعيةابختيار احلوامل UEاداا على ذلك يقوم الـ هلا، واعتم
من أجل كل حامل فرعي خمصص للمستخدم يقوم املستقبل قبل فك التعديل بعملييت تقدير القناة والتسوية، ضمن املعطيات املرسلة حتمل معلومات عن جودة القناة، مرجعية رموزإبرسال OFDMحيث يقوم مرسل
. الصفحة يف املطال وانزايحات يف تغرياتأثر القناة على اإلشارة من املرجعية إلزالة الرموز املستقبليستخدم عادة ما تكون تغريات املطال وانزايحات الصفحة اتبعة للرتدد والزمن، لذلك لكي يتمكن املستقبل من تقدير
. [2] اة بشكل صحيح يقوم املرسل ببعثرة الرموز املرجعية عرب الزمن والرتددالقن
على الوصلة اهلابطة OFDM املخطط الصندوقي ملرسل مستقبل - 6 -الشكل
6
على الوصلة اهلابطةلوصول املتعدد ل OFDMAصتقنية 2.4.1-
مني يف نفس اللحظة أن احملطة القاعدية تستطيع أن ترسل املعطيات إىل ثالث مستخد 6 -الشكل رأينا يف املستخدمة يف الوصلة اهلابطة OFDMAتقوم التقنية . OFDMابستخدام التضميم ابلتقسيم الرتددي املتعامد
بتقسيم الزمن بني املستخدمني ابإلضافة إىل التقسيم الرتددي حيث تقوم الـمحطة القاعدية ابإلرسال إىل عدة على الا امث 7 -شكل ال يبني. خدمةلفة مبا يليب حاجة كل مستخدمني يف حلظات زمنية خمتلفة وترددات خمت
وهذا VoIPيستقبل دفقة صوت UE1فعلى سبيل املثال املستخدم : OFDMAتقسيم املوارد ابستخدام لب ولكنه يتط( SC-2)يتطلب معدل نقل منخفض نسبياا وابلتايل حباجة إىل عدد قليل من احلوامل اجلزئية
من جهة أخرى جند . (TS-24)من احلصص الزمنية ( نسبياا )لذلك خيصص له عدد كبري ارية يف اإلرسالستمر ايقوم بتحميل ملف وكونه ال يستقبل معطيات ابلزمن احلقيقي ترسل املعطيات إليه على UE2أن املستخدم
وعدد أقل من احلصص ( SC-12)شكل رشقات مبعدل نقل مرتفع فيخصص له عدد أكرب من احلوامل اجلزئية . (توضيح فقطلاألرقام هنا ل) (TS 8)الزمنية
ميكن للمحطة القاعدية أيضاا أن ختصص احلوامل اجلزئية واحلصص الزمنية ابالعتماد على قوة اإلشارة اليت 7 -شكل اليف UE3فمثالا املستخدم . يستقبلها املستخدم على كل حامل اجلزئي خالل حصة زمنية معينة
ولكنه يعاين من اخلفوت على بعض احلوامل اجلزئية خالل فرتات معينة، تستجيب احملطة VoIPيستقبل دفقة القاعدية ملثل هذه احلالة بتخصيص احلوامل جزئية اليت تكون فيها اإلشارة املستقبلة أقوى مقارنة ببقية احلوامل
وبنفس األسلوب يتم إرسال . زمن مبا يوافق تغريات اخلفوت مع الرتدد والزمنويتم تغيري هذه احلوامل عرب الابستخدام كتلتني من احلوامل اجلزئية يفصل بينهما كتلة من احلوامل اجلزئية اليت UE4املعطيات إىل املستخدم
. [2]تعاين فيها اإلشارة املستقبلة من اخلفوت
OFDMAتقسيم املوارد الزمنية والرتددية يف - 7 -شكل ال
7
وصول املتعدد على الوصلة الااعدةلل SC-FDMAية صتقن 3.4.1-ابلتعريف هي نسبة PAPRوالنسبة . OFDMA أحد الصفات السلبية يف PAPRيعترب ارتفاع النسبة
وتنتج الذروة من مجع اإلشارات . إىل االستطاعة الوسطى هلذا الرمز OFDMاالستطاعة العظمى لعينة من رمز ، ينتج عن مجع هذه ختلفة إلعطاء شكل موجي واحد يف اجملال الزميناملرسلة على احلوامل الفرعية امل
تطلبي. اليت حتمل املعطيات إلشارةااستطاعة من كثريأعلى بيف اجملال الزمين مرتفعة استطاعةاالستطاعات عايل الدقة لدى D/Aحمول PAPRالنسبة املرتفعة لـ مع OFDMAاإلرسال واإلستقبال عند استخدام
عايل الدقة لدى املستقبل، وإال فإن إشارة املعطيات ستعاين من مشكالت التشوه A/Dوحمول املرسلDistortion . اإلرسال بنسبة لذلك يعتربPAPR [6] مرغوابا منخفضة أمراا.
ع االستطاعة الوسطى هو استخدام استطاعة إرسال عالية أي رف PAPRأحد احللول البسيطة لتخفيض النسبة يف يتم استخدام هذا احلل على الوصلة اهلابطة. A/Dواحملول D/Aحبيث ميكن متييزها من قبل احملول للرمز
LTE ملشكلة ارتفاع النسبة دلتوفر استطاعة إرسال عالية لدى احملطة القاعدية ولذلك ال وجوPAPR علىكاٍف 46dBmرسال على الوصلة اهلابطة اإلالستطاعة حيث أن احلد األعلى املسموح به. الوصلة اهلابطةأي أن استطاعة . 33dBm سال على الوصلة الصاعدة حمدودة ـب، بينما تكون استطاعة اإلر حلل املشكلة
.[7] مرة منها على الوصلة اهلابطة 20 حوايلاإلرسال على الوصلة الصاعدة أقل بـ
تطلب زايدة حجم مضخم االستطاعة مما يزيد مثن اجلهاز النقال ت طاعة اإلرسال يف احملطة النقالةإن زايدة استعلى الوصلة الصاعدة وإمنا OFDMAتقنية LTEأنظمة ملذلك ال تستخد. ويزيد شراهة استهالك البطارية
إال PAPR بةيف النس 3dB-2 يرتاوح مابني ابخنفاضOFDMA عناليت تتميز SC-FDMAتستخدم تقنية . [7]أن الفعالية الطيفية هلا أدىن
8
ابإلرسال على حوامل فرعية OFDMAومزااي الـ PAPRبني اخنفاض النسبة SC-FDMAجتمع تقنية ات بينهما أمهها إال أننا جند عدة فروق. متعددة وممانعة خفوت تعدد املسارات ومرونة ختصيص احلوامل الفرعية
من جهة أخرى ،66.7µsالذي ميتد على OFDMA أقصر من مدة الرمز يف SC-FDMAمدة الرمز يف أن أكرب مقارنة ابلرمز يف ترددايا يشغل عدة حوامل فرعية متجاورة وابلتايل يشغل جماالا SC-FDMAفإن الرمز يف OFDMA 15 اا واحد اا فرعي الذي يشغل حامالاKHz حيث يرسل على كل .8 -الشكل يف هو مبني كما
فإذا عانت بعض احلوامل الفرعية من . حامل فرعي جزء من كل رمز من الرموز املرسلة من قبل مستخدم واحدخفوت عميق ميكن عندها تصحيح اخلطأ ابالعتماد على الرموز الفرعية املرسلة على احلوامل الفرعية األفضل
يف يتم على التوازي OFDMAأن إرسال الرموز يف كما .[8] ستخدام ترميز القناة املصحح للخطأحاالا اب .على التسلسل SC-FDMA، بينما يتم يف الزمن
بتحويل فورييه السريع مسبوق OFDMAهو عبارة عن مرسل SC-FDMAأن مرسل 9 - الشكليبني FFT حيث يقوم حتويل فورييه السريع مبزج الرموز . الذي يغري طريقة توزيع الرموز على احلوامل الفرعية املختلفة
مع احلفاظ على إمكانية استعادهتا بتحويل فورييه السريع PAPRالنسبة مع بعضها ضمن عدة حوامل لتقليل طريقة التوزيع املتمركز : طريقتان لتوزيع احلوامل على املستخدمنيهناك . يف طرف االستقبال IFFTالعكسي
Localized ( 9 - الشكلحالة ) وتسمى بـLFDMA وطريقة التوزيع املبعثرDistributed وتسمى، تستخدم أنظمة LFDMAأقل من PAPRتتميز بنسبة DFDMAوعلى الرغم من أن DFDMA.بـ
LTE النمط LFDMA مع آلية توزيع تعتمد على أفضلية حالة القناة ابلنسبة للمستخدم املسماةCDS
SC-FDMAو OFDMAتوزع الرموز ضمن احلوامل الفرعية يف - 8 -الشكل
Serial bit stream
OFDMA Subcarrier Coding SC-FDMA Subcarrier Coding
Subcarrier1
9
(Channel Dependent scheduling) ويعود السبب يف اعتماد منط التوزيع ،LFDMA إىل كون النسبةPAPR فيه أكثر استقراراا مع تغري معامل تشكيل نبضة التجيب املرتفعRoll off Factor [4].
ألن و ، OFDMAألن فعاليتها الطيفية أقل من فعالية على الوصلة اهلابطة SC-FDMAال تستخدم الطريقة وليس كما هو احلال على (عدة مستقبالت-مرسل واحد)احملطة القاعدية ترسل املعطيات إىل عدة مستخدمني
على الوصلة اهلابطة SC-FDMAيتطلب استخدام حيث (. مستقبل واحد-مرسل واحد)الوصلة الصاعدة SC-FDMAأن من سلبيات اكم. [2] التأخريمما يزيد إضافة حتويل فورييه السريع لكل مستخدم على حدا
.[2] جمال ترددي أوسععلى على عدة حوامل وابلتايل إرسال الرمز بسببأهنا تزيد استطاعة الضجيج
على الوصلة SC-FDMAاملخطط الصندوقي ملرسل ومستقبل - 9 - الشكل الصاعدة
11
Cyclic Prefixانتشار التأخري والبادئة الدوارة 5.1-وهذا يؤدي إىل ،الناجتة عن تعدد املساراتاملتأخرة من اإلشارة املساراتينتج انتشار التأخري عن وصول
ا يقلل من أثر التداخل هو زايدة طول الرمز املرسل مم OFDMإن أهم فوائد استخدام الـ و . التداخل بني الرموزISI المتصاص فرتة محاية بني الرموز وتستخدم. على الرمز إذ أن مدة التداخل تكون أقل بكثري من مدة الرمز
وهي نسخة CP يتم ذلك ابستخدام البادئة الدوارة. الناتج عنها التداخل بني الرموز أثر املسارات املتعددة ومنعاملعطيات من التداخل مع الرموز البادئة الدوارة حتمي .م أضافتها قبل الرمزمكررة من اجلزء األخري للرمز يت
.[8] (11 -الشكل ) تفيد يف حتسني التزامن النسخ املتأخرة ضمنها كماحيث تصل األخرى Normal CPالبادئة الدوارة الطبيعية : دئة الدوارةنوعني خمتلفني من حيث املدة للبا LTEتستخدم أنظمة
وهذا . 4.7µsفتكون 6إىل 1، أما للرموز من (TS=0.5ms)للرمز األول من كل حصة زمنية 5.21µsمدهتا كايف حلماية احلصة الزمنية من التداخل الناتج عن النسخ املتأخرة من احلصص الزمنية األخرى بفرق مسار
من التداخل 6إىل 1وكايف حلماية الرموز من . ر مسار وأبعد مسار عن املستقبلبني أقص 1561mأعظمي ختفض البادئة الدوارة الطبيعية معدل النقل مبقدار . 1409mالناتج عن النسخ املتأخرة بفرق مسار أعظمي
[(5.21µs+4.7µs )/0.5ms]=6.7% [2]ولكنه مثن زهيد مقابل التخلص من التداخل بني الرموز. مدهتا . ويستخدم للخالاي كبرية احلجم Extended CPالنوع الثاين للبادئة الدوارة هو البادئة الدوارة املوسعة
16.7µs 5احتواء النسخ املتأخرة بفرق مسار أعظمي وهي قادرة علىkm ولكنها ختفض معدل النقل مبقداررموز يف حال مت استخدام البادئة الدوارة املوسعة، بينما 6الزمنية حتوي ومن اجلدير ابلذكر أن احلصة .20% .[2] رموز يف حال مت استخدام البادئة الدوارة الطبيعية 7حتوي
LTEالبادئة الدوارة يف – 11 -الشكل
11
الفرعيةاحلوامل أمناط 6.1-تردد التقطيع يزداد .66.7µsلرمز مدة او 15KHzمسافة فصل اثبتة بني احلوامل اجلزئية وهي LTEتعتمد
جداء عدد احلوامل وحيسب من [8] عرض احلزمة الكلي دايدز ابزدايد عدد احلوامل الفرعية املتاحة وابلتايل اب .مبسافة الفصل بني احلوامل الكلي الفرعية
:وهي 12 -الشكل موضحة يف OFDMA/SC-FDMAهناك أربعة أمناط للحوامل الفرعية املستخدمة يف حوامل املعطيات Data Subcarrier :ورسائل التحكم وهي خمصصة لنقل املعطيات.
احلوامل املرجعيةReference Subcarrier : وهي موزعة بني حوامل املعطيات وحتمل إشارات تستخدمخيتلف .ل الواجب على املستقبل فكهمنط التعديو ومعلومات عن جودة اإلشارة لتقدير القناة الراديوية
، 11 -الشكل كما يف الصاعدة عنه يف الوصلة اهلابطةاملرجعية ضمن كتلة املوارد يف الوصلة الرموزع توز رموز 8ائي إرسال وحيد ومرجعية ضمن كتلة املوارد من أجل هو رموز 4 خيصص على الوصلة اهلابطة
يف كل على الوصلة الصاعدة خيصص بينما . اتهوائيأربعة من أجل رمز 12و نيهوائيمن أجل مرجعية .[8] حلمل اإلشارات املرجعية ضمنها 12SCضمن 66.7µS ملهاكمدة رمز أبكتلة موارد
حامل املركبة املستمرةDC-subcarrier :ية املركبة املستمرة يف احلزمة القاعدثل الرتدد املركزي للقناة مي .100kHzجيب أن يكون عدد صحيح من مضاعفات كما لذلك ال حيمل عليه أي استطاعة
حوامل احلمايةGuard Subcarrier : التداخل احملتمل وترتك للحماية من ال حيمل عليها أي استطاعةعدد حوامل يؤثر . األخرى احلزمنفسها على احلزمةاخل الذي تسببه ل التديتقللو من احلزم اجملاورة
يستحسن ختصيص نصف احلزمة الرتددية كحزمة .[3] احلماية مباشرة على معدل النقل الكلي للقناةلحزمة ميكن ل يفإضا جيد للهوائيات وترشيحتوجيه محاية من التداخل مع حزم املشغلني اآلخرين، ولكن ب
.[9] احلماية حلواملختفيض الطيف الرتددي املخصص
توزع الرموز املرجعية على الوصلتني اهلابطة والصاعدة - 11 -الشكل
LTEأمناط احلوامل الفرعية يف - 12 -الشكل
12
انزايح دوبلر األعظمي 7.1-وعندما حياول . يسبب املستخدم حبركته إزاحة يف الرتدد يف كل حامل جزئي حنو ترددات أعلى أو أخفض
بوجود انزايح دوبلر سوف يستقبل عندها تداخالا من الفرعيةمل املستخدم حتسس الذروة على أحد احلواوابلتايل تؤدي ظاهرة انزايح دوبلر إىل التداخل بني احلوامل مما يسيء إىل التعامدية بني . احلوامل اجلزئية األخرى
(.13 -الشكل )احلوامل
مقبوالا طاملا كان هذا االنزايح أقل بكثري من املسافة الفاصلة بني يكون مقدار التداخل الناتج عن انزايح دوبلر للعمل ضمن سرعة حركة عظمى للمحطة النقالة اجليل الرابعصممت أنظمة . Δfاحلوامل اجلزئية املتجاورة
وابلتايل تقبل . 3.5GHz [2] كما أن أعلى تردد حامل يف احلزم املشغلة للجيل الرابع هو، km/hr 350قدرها : ابنزايح دوبلر أعظمي قدره اجليل الرابعأنظمة
سرعة احملطة النقالة و سرعة اإلشارة وهي سرعة انتشار الضوء تردد دوبلر و fDدد احلامل والرت fحيث .سرعة احملطة القاعدية وهي معدومة و
:هو أنظمة اجليل الرابعيف إىل عرض احلامل اجلزئيوابلتايل يكون احلد األعلى لنسبة انزايح دوبلر
:إلى OFDMAانزياح دوبلر في أنظمة يؤدي
وابلتايل SC2اخنفاض يف االستطاعة العظمى للحامل اجلزئي .1 .خسارة يف االستطاعة
، وابلتايل مل تعد معدومة( SC0… SC4)استطاعة بقية احلوامل .1 .تداخل من احلوامل األخرى SC2يستقبل مع احلامل
ICIالتداخل بني احلوامل - 13 -الشكل
13
RB Structureبنية كتلة املوارد 8.1-
تتألف كتلة . كتلة املوارد هي أصغر جزء من املورد الرتددي الزمين ميكن إعطاؤه ملستخدم واحد دفعة واحدةأما يف اجملال الزمين فتشغل كتلة املوارد 180KHzحامل فرعي أي تشغل امتداد ترددي عرضهـ 11املوارد من
0.5ms مدة حصة زمنية واحدةTS ( 14 -الشكل .)إىل سبعة رموز مدة كل منها تقسم احلصة الزمنية66.7µs نسمى عنصر املوارد . ة البادئة الدوارة املوسعةيف حالة البادئة الدوارة الطبيعية وستة رموز يف حالRE
OFDMمدة رمز اجلزء من املوارد الرتددية الزمنية الذي يشغل يف اجملال الرتددي عرض حامل فرعي واحد و . 64QAMأو 16QAMأو QPSK واحد معدل بـ حيوي كل عنصر موارد على رمز. 66.7µs حد أيوا
يف حالة 72حالة البادئة الدوارة الطبيعية وكتلة املوارد يف ضمن عنصر موارد 84 جند أن هناك وابحلساب .البادئة الدوارة املوسعة
، إال أنه ميكن 0.5msلزمين لكتلة املوارد هو تنص على أن االمتداد ا 3GPPمنظمة تقارير على الرغم من أن يف اجملال 1msعلى امتداد 12SCأن كتلة املوارد هي عبارة عن أن جند يف الكثري من املراجع والشروحات
يف احملطة القاعدية يقوم MACاملوجود ضمن طبقة الـ schedulerوهذا مربر لكون جمدول املوارد . الزمينملدة حتجز له، وابلتايل عندما متنح احملطة القاعدية كتلة املوارد ملستخدم ما فإهنا 1ms جبدولة كتل املوارد كل
1ms. التأخري بني الطبقة زمن وهلذا السبب أيضأ فإنMAC والطبقة الفيزايئية لدى كل من احملطة القاعدية .TTI=1msوالنقالة هو
بنية كتلة املوارد يف حاليت البادئة الدوارة الطبيعية واملوسعة – 14 -الشكل
14
Frame Structure اإلطار بنية 9.1-. Frame/second 100أي لدينا 10msوهي UMTSهي نفسها مدة اإلطار يف LTEمدة اإلطار يف
يتألف كل إطار . 15 -الشكل كما هو مبني 1msفرعية مدة كل منها اتإطار 10يتألف كل إطار من عندرموز 7من وتتألف كل حصة زمنية. 0.5msمدة كل منها 2Time-Slotحصتني زمنيتني من فرعي
رموز يف حال مت استخدام البادئة الدوارة املوسعة وتكون مدة الرمز 6استخدام البادئة الدوارة الطبيعية و66.7µs [5]يف كلتا احلالتني .
LTEبنية اإلطار الراديوي يف – 15 -الشكل
من حيث التقسيمات الزمنية، ولكنهما ختتلفان FDD-LTEهي نفسها بنية اإلطار TDD-LTEبنية اإلطار تكون مجيع اإلطارات الفرعية ضمن اإلطار الراديوي FDDففي اإلطار .من حيث وظيفة هذه التقسيمات
TDDأما يف اإلطار . خمصصة لألرسال على الوصلة اهلابطة، أو مجيعها لإلرسال على الوصلة الصاعدةهناك سبعة أمناط لإلطار )وفق تراتبية معينة لفرعيةاإلطارات اابقتسام رك الوصلتان الصاعدة واهلابطةفتتشا
TD-LTE يقتصر العمل يف هذا املشروع على النمط (. كل منط منها حيدد تراتبية خاصة بهFDD لكونه .TDDاألكثر شيوعاا واألقل تعقيدأ مقارنة ابلنمط
15
LTEفتاحية يف ملخص اخلاائص امل 10.1- :LTEأهم اخلصائص املفتاحية يف 1اجلدول يلخص
LTEملخص اخلصائص املفتاحية لـ -1اجلدول
20 15 10 5 3 1.4 Channel Bandwidth (MHz)
100 75 50 25 15 6 NRB per time slot
2048 1536 1024 512 256 128 FFT Size (SC)
1200/848 900/636 600/424 300/212 180/76 72/56 occupied/guard SC
30.72 23.04 15.36 7.68 3.84 1.92 Sampling frequency (MHz)
168000 126000 84000 42000 25200 10080 RE per NCP Radio frame
144000 108000 72000 36000 21600 8640 RE per ECP Radio frame
Extended CP 16.7µs for 1st to 6th symbols
Normal CP 5.21µs for 1st Symbol
4.7µs for 2nd to 7th symbols
Cyclic Prefix duration
20% for ECP 6.7% for NCP CP throghput Overhead 15kHz (7.5kHz used in MBMS dedicated cells) SC spacing
UL: 75Mbps (2T 2R, 20MHz) DL: 300Mbps (4T 4R,20MHz) Peak Data Rate
1RB = 12 subcarrier 1 Time Slot = 180KHz 0.5ms 1 Resource Block 1RE = 1 SC 1 Symbol Duration = 15KHz 66.7µs 1 Resource Element
72 for Extended CP 84 for Normal CP REs per RB 1 Subframe Duration = 1ms Minimum TTI
UL: QPS K,16QAM,(64QAM for Cat5 UE ) QPSK, 16QAM, 64QAM DL: Modulation Schemes Convolutional coding on DL and UL Control channels
Turbo coding on DL and UL Traffic channels Channel coding Optimized for cell sizes up to 5km
Works with high performance for 30km Supports Cell Sizes of up to 100km
Cell Size
Optimized for 15km/hr Works with high performance for 120km/hr.
Supports 350km/hr (Max Doppler Shift = 1.134 kHz).
Mobility Speed 1Frame = 10ms = 10 Subframe = 20 Time Slot = 140 or 120Symbols Radio Frame Duration
Hard Handover only (No Soft handover) Handover UL: 8 Process DL: 8 Process HARQ UL: 1 typically DL: 1,2,4 Num of Tx antenna
UL: DL: Arbitrary Num of Rx antenna
16
لرتدداجلزئي لستخدام االإعادة 11.1-من جهة أخرى . إرسال املعطيات إىل عدد كبري من املستخدمني OFDMAالقاعدية بفضل الـ تستطيع احملطة
املوجود عدد كبري من احملطات القاعدية، مما جيعل اإلشارة اليت يستقبلها املستخدممن ةشبكة اخلليويالتتكون ة للتداخل مع اإلشارات املرسلة من قبل احملطات القاعدية األخرى على نفس احلوامل رض ع على حدود اخللية
ضة للتداخل مع كذلك أيضاا تكون اإلشارة اليت يرسلها املستخدم املوجود على حدود اخللية عر . الفرعيةمن لذلك . اإلشارات املرسلة من قبل املستخدمني يف اخلالاي اجملاورة الذين يستخدمون نفس احلوامل الفرعية
.استقبال املعلومات بنجاحإرسال و إجياد طريقة لتقليل التداخل حبيث يتمكن املستخدم من الضرورياخلالاي املتجاورة تستخدم GSM أنظمة ففي: نياألنظمة السابقة حلل هذه املشكلة تقنيتني خمتلفت تستخدم
( GSM800يف 6.25MHz=25/4) وعادة ما تستخدم اخللية ربع اجملال الرتددي املتاح. حوامل ترددية خمتلفةختفض هذه التقنية من التداخل بني اخلالاي ولكنها ال تستخدم اجملال الرتددي . %25 مبعامل إعادة استخدام
م UMTS ظمةيف أن أما .بشكل فعال استخدام نفس احلامل ي عاد ، حيثاحلزمة الرتددية بفعالية أكربفت ستخد ويتم ختفيض التداخل ابلفصل بني اخلالاي من ، %100 عامل إعادة استخداممب ابلكامل يف كل اخلالايالرتددي
.اورةاجمل اخلالاي مييزها عن Scrambling Code خالل ضرب اإلشارات الصاعدة واهلابطة لكل خلية بـتسمى إعادة ديناميكيةاحلزمة الرتددية يف كل خلية، بطريقة جزء مني عاد استخدام أما يف اجليل الرابع ف
حيث . تتم ابلتشاور بني احملطات القاعديةلكوهنا ICIC تسمى أيضاا كماFFR االستخدام اجلزئي للرتددركزية حيث تتمتع اإلشارات اليت يرسلها أو يستقبلها املاملنطقة احمليطية واملنطقة : تقسم اخللية إىل منطقتني
. املستخدمون القريبون من احملطة القاعدية املخّدمة ابستطاعة تكفي ملمانعة التداخل الذي ت سببه اخلالاي اجملاورة .(16 -الشكل ) بينما تكون اإلشارات اليت يستقبلها أو يرسلها املستخدم البعيد أكثر أتثراا ابلتداخل
التداخل بني اخلالاي – 16 -الشكل
17
:ICIC schemes لعملية التشاور هذهرئيسية أمناط ثالثةهناك ستخدام جمموعات خمتلفة من كتل املوارد يف اخلالاي املتجاورة، مما حيسن نسبة اب يتم :النمط األول -1
ض سعة اخللية اإلشارة إىل الضجيج على أطراف اخللية بشكل كبري، ولكن سلبية هذا النمط هو ختفي .حيث أهنا تؤدي إىل عدم إعادة استخدام جزء كري من كتل املوارد
هيعاد استخدام فتقسم كتل املوارد يف كل خلية إىل قسمني، القسم األول يف هذا النمط: النمط الثاين -1يطية املنطقة احمل خصص لالستخدام يففي القسم الثاين يف املنطقة املركزية يف مجيع اخلالاي، أماكامالا .يف املنطقة احمليطية لكل منها تستخدم اخلالاي جمموعات خمتلفة من كتل املواردحبيث
اجملال الرتددي لتخفيض االستطاعة ابإلضافة إىلستخدم فيه توهو النمط املفضل غالباا، :النمط الثالث -3رفع استطاعة ، حيث ختصص كتل املوارد أبسلوب مشابه للنمط الثاين معالتداخل على حدود اخللية
(.11 -الشكل ) اإلرسال يف املنطقة احمليطية للخليةيتم التفاوض اليت من خالهلا X2 مبرونة تتبادل احملطات القاعدية الرسائل عرب الواجهة التشاور إلجراء عملية
.[2] منها يف املناطق احمليطية لكل بني اخلالاي املتجاورة لتقاسم كتل املوارد
ختفيض التداخل بني اخلالاي ابلتشاور بني اخلالاي – 11 -الشكل
18
EUTRANالوصول الراديوي طبقات شبكة 12.1- : هي 18 -الشكل مخس طبقات رئيسية موضحة يف متر املعطيات يف طور اإلرسال وطور االستقبال عرب
مسؤولة عن التعديل وفك التعديل دة فهيهلذه الطبقة وظائف عدي: Physical Layerالطبقة الفيزايئية -1اإلرسال واالستقبال بتقنية و القناة والتسوية وسرب مسؤولة عن تقدير وهيالقناة وفك ترميز وترميز
OFDMA أوSC-FDMA وعملية إدارة تعدد اهلوائيات املسماةLayer Mapping.
للموارد الراديوية وتضميم املعطيات هي الطبقة املسؤولة عن اجلدولة الديناميكية: MAC Layerالطبقة -1يسمى اإلطار يف .HARQعادة اإلرسال اهلجينة إب تصحيح اخلطأ أهنا مسؤولة عنللمستخدمني كما
.كما أهنا مسؤولة عن الوصول العشوائي على الوصلة الصاعدة .TBهذه الطبقة بكتلة النقل
PDCPاألطر الواردة إليها من الطبقة عأو جتمي هي الطبقة املسؤولة عن تقطيع: RLC Layerالطبقة -3
يعتمد حيث ،MAC (segmentation and re-assemply)حسب معدل النقل الذي تتيحه الطبقة إعادة اإلرسال جتري فيها عمليةكما ، على حجم كتلة النقل RLC PDUحجم اإلطار يف هذه الطبقة
. ARQالتقليدية تقوم بضغط ترويسة اإلطار لتشفري وفك التشفري وكذلكتقوم هذه الطبقة بوظائف ا: PDCPالطبقة -4
.ROHCوتسمى هذه العملية بـ IPالوارد إليها من الطبقة هلا وظائف عديدة أمهها حتديد ترسل هذه الطبقة األوامر التحكمية مباشرة إىل الطبقات األدىن و : RRCالطبقة -5
أو نشطاا ،جود على الشبكة لكن بدون أ نشاطمو يف حال كان RRC_Idle حالة املستخدم ما إذا كان خامالا RRC_Connected كما أهنا مسؤولة عن عمليات التسليم . يف حال كان يقوم بتبادل املعطيات على الشبكة
Handover وإعادة اختيار اخلليةcell reselection. [10]
طبقات شبكة الوصول الراديوي -18 -الشكل
19
Spatial Diversity املكاينتنوع ال 13.1- :إىل ثالثة أصناف LTEاملستخدمة يف MIMOتصنف أمناط اإلرسال املتعدد
التنوع املكاين Spatial Diversity (SD)
التضميم املكاينSpatial Multiplexing (SM)
وتشكيل حزمة اإلشعاعBeamforming
تحسني جودة بواالستقبال اإلرسال زايدة وثوقيةهدف إىل يو األكثر شيوعاا النمط وه SD املكاينتنوع الويقسم إىل تنوع . االستقبالو اإلرسال اإلشارة املستقبلة وختفيض اخلفوت ابستخدام عدة هوائيات يف طريف
. االستقبال وتنوع االرسال
Recieve Diversity االستقبالصتنوع 1.13.1-حيث يتم إرسال اإلشارة من جهاز ، 19 -الشكل يف يطبق عادة على الوصلة الصاعدة، ابألسلوب املبني
نقال ذو هوائي إرسال وحيد، وتستقبل احملطة القاعدية هذه اإلشارة مرتني ابستخدام هوائيي استقبال فتحصل تصل النسختني إىل هوائيي االستقبال ابنزايح صفحة خمتلف لكل منهما، تتم إزالة . على نسختني من اإلشارة
ابستخدام النسختنيتستطيع احملطة القاعدية بعد ذلك تركيب هاتني .الختالف بتقدير القناة لكل هوائيهذا ا .بدون خماطر التداخل اهلدام فيما بينهماأحد تقنيات الرتكيب
فإن اإلشارة املركبة ستحمل استطاعة منخفضة إذا خضعت النسختان خلفوت شديد يف نفس اللحظة الزمنية، حبيث يؤدي ذلك إىل اختالف ولكن إذا كان مسافة التباعد بني هوائيي االستقبال كافية، . ظةيف هذه اللح
كل نسخة عن األخرى، سيزيد اخلفوت الذي تعاين منه املسارات اليت تسلكها كل نسخة ومن مث استقالل .فض معدل اخلطأذلك من فعالية تركيب النسختني حيث يقلل من أثر اخلفوت يف اإلشارة املركبة وابلتايل خي
مسافة التباعد بني هوائيات استقبال لكونعلى الوصلة اهلابطة ذو فائدة وذلك تنوع االستقبال اندراا ما يكون تنوع مفهوم تطبيق تنوع االستقبال على الوصة اهلابطة ابستخداملذلك ميكن .حمدودةاجلهاز النقال
E-Planeاستقبال اإلشارة الكهرطيسية ابملستوي الذي يقوم على Polarization Diversity االستقطابتسمى هذه اهلوائيات هبوائي آخر مث تركيب املستويني معاا H-Planeمن قبل هوائي واستقباهلا ابملستوي
crossed polarized antenna .
ختفيض اخلفوت ابستخدام تنوع االستقبال -19 -الشكل
21
Transmit Diversityصتنوع االرسال 2.13.1-
أن اإلشارات جتمع هذا النمط مشكلة . إرسال أو أكثريقلل تنوع اإلرسال من أثر اخلفوت ابستخدام هوائيي توجد . مع بعضها على هوائي استقبال وحيد مما جيعلها عرضة للتداخل اهلدام فيما بينها بسبب اختالف الطور
.طريقتان حلل هذه املشكلة، طريقة احللقة املغلقة وطريقة احللقة املفتوحة
اإلرسال بطريقة احللقة املغلقة صتنوع -1كالمها، تتم هذه اإلزاحة حبيث تصل أوألحدمها إزاحة الصفحة بعدتم إرسال نسختني من اإلشارة ي
PMIيتم حتديد مقدار اإلزاحة ابالعتماد على املؤشر .النسختان على توافق يف الصفحة يف طرف االستقبالتضيف هذه الطريقة أزمنة أتخري يف . 20 -الشكل الذي يتم حسابه يف طرف االستقبال وإبالغ املرسل به
تناسب هذه الطريقة احلاالت . سريع التغري PMIالنظام، وخاصة يف حاالت احلركية العالية حيث يصبح املؤشر يستحسن استخدام طريقة ف يف حاالت احلركية العالية اليت يكون فيها املستخدم اثبت أو بطيء احلركة، أما
.[2] احللقة املفتوحة
املفتوحةصتنوع اإلرسال بطريقة احللقة -2أبسط أنواع الرتميز Alamoutiيعترب ترميز . STBCتستخدم هذه الطريقة الرتميز الكتلي الزماين املكاين
STBC . اإلرسال بطريقة 21 -الشكل يبنيAlamouti ل رمزين خمتلفني إرسا حيث جيريs1,s2 على s2و Tx1على اهلوائي s1جيري إرسال P1فرتة اليف . P1,P2 خالل فرتيت رمز Tx1,Tx2 هوائيي إرسال
جيري املستقبل العملية املعاكسة . Tx2عرب *S1و Tx1عرب اهلوائي *S2–يتم إرسال P2يف الفرتة . Tx2على . [2] أو أربعة هوائينيهوائي إرسال أو استخدام LTEيف ميكن. فك الرتميز الزماين املكاين اليت تسمى
Alamoutiتنوع اإلرسال بطريقة احللقة املفتوحة ابستخدام ترميز -21 -الشكل
تنوع االرسال بطريقة احللقة املغلقة -20 -الشكل
21
Spatial Multiplexingالتضميم املكاين 14.1- املبدأ العام للتضميم املكاين 1.14.1-
اإلرسال ابستخدام عدة هوائيات يف طرفتحسني معدل النقل ب زايدة السعة إىل SM التضميم املكاينهدف يحيث جيري ارسال عدة رموز خمتلفة . LTEوهي تقنية جديدة مل تستخدم يف األنظمة اليت سبقت .واالستقبال
ويكون معدل النقل األعظمي لنظام يستخدم . على التوازي كل رمز منها يتم إرساله عرب هوائي إرسال خمتلفوكما هو احلال . min(NR, NT)مع هوائي إرسال متناسب طرداا NTهوائي استقبال و NRالتضميم املكاين بـ
احلاالت اليت اليكون فيها خط نظر بني جهاز املستخدم واحملطة يناسب التضميم املكاين يف التنوع املكاين فإن .قاعدية مما يقلل الرتابط بني اإلشارات املرسلة من عدة هوائياتال
. 22 -الشكل كما هو مبني يف 2Tx 2Rxأنه لدينا نظام يستخدم التضميم املكاين بـ للتبسيط لنفرتض ( SMابستخدام التضميم املكاينعدد اإلشارات املختلفة املرسلة ) التعدد رتبةبتحديد Layer Mapper يقوم
يتم االرسال ابستخدام RI=1عندما . 2أو 1أحد قيمتني يف حالتنا الذي أيخذ RIابالعتماد على املؤشر . SM يتم استخدام التضميم املكاين RI=2وعندما SD ة التنوع املكاينتقني
. مما يضاعف معدل النقل بنفس اللحظة Tx2 عرب s2و Tx1اهلوائي عرب s1 إرسال الرمز يتم RI=2عندما :يلي امنفصلة وميكن كتابة اإلشارات املستقبلة كم تتصل الرموز املرسلة إىل هوائيي االستقبال من أربعة مسارا
هي اإلشارات اليت يستقبلها كل من y2و y1و. هي اإلشارات املرسلة عرب هوائيي االرسال x2و x1حيث مطال لتخميد يف عن ا يعرب . الضجيج والتداخل املستقبل على كل منهماهو n2و n1و. هوائيي االستقبال
.iواهلوائي املستقبل jواإلزاحة يف الصفحة الناجتة عن مرورها يف القناة الالسلكية بني اهلوائي املرسل اإلشارة
(1)
2x2م التضميم املكاين املخطط الصندوقي لنظا -22 -الشكل
(2)
22
. يف املعادلتني السابقتني عقدية ويتكون كل معامل منها من مطال وصفحة بشكل عام تكون مجيع املعامالتوابلتايل BPSKوبفرض أن املرسل يستخدم التعديل . ع هذه املعامالت حقيقيةلتبسيط املثال سنفرتض أن مجي
:ولنفرتض القيم التالية لبقية املعامالت
يرسل املرسل ساعدة املستقبل على ذلك مل. Hijإن املهمة األوىل للمستقبل هي تقدير عناصر القنوات األربعة األمر أنه عندما يرسل أحد اهلوائيني رموزه املرجعية أهم ما يف. 8.1اليت حتدثنا عنها يف الثمانية رموزه املرجعية
معلومات كافية بذلك ميتلك املستقبل .يكون اهلوائي اآلخر يف حالة صمت وال يرسل أي شيء على االطالقهناك عدة . و ، وبناء على ذلك يتم تقدير الرموز و ابإلضافة إىل H12و H21 H22و H11عن القناة
(1)و (2) إجياد احلل املشرتك للمعادلتنيعلى تقوم اليت zero forcingطرق لتقدير الرموز أبسطها الكاشف :كالتايل عل الضجيج أي جبمع إمهال أثر
وهذا التقدير متناسق مع و : حنصل على( 6)و( 5)يف (4)و (3)بتعويض . 1-و 1+الرمزين املرسلني
يف مثل . هداماا التضميم املكاين يصبحال ميكن تقدير أي من الرموز املرسلة و 6و 5يف العالقتني عندما ينعدم املقاماملقام فإذا كانت معدومة يرسل املؤشر هذه احلالة جتري العودة إىل منط التنوع املكاين، حيث يقيس املستقبل قيمة
RI=1 نمط التنوع املكاينبإىل طرف اإلرسال ليتم العمل SD املستقبل ، وإال فريسل و وإرسال RI=2 احللقة تسمى هذه الطريقة ابلتضميم املكاين ذو . و نمط التضميم املكاينبليتم اإلرسال
.املفتوحة. و عندما يكون لدينا RI=1تبقى لدينا مشكلة واحدة وهي يف حالة
:لال يصل إىل هوائيي االستقبال سوى الضجيج والتداخ جند أنه (2)و (1)ابلتعويض يف العالقتني
حلل هذه . امهدّ SM مكاينتضميم حالة ااماا ابإلضافة إىل كوهنيف هذه احلالة هدّ SD التنوع املكاينيصبح
اليت يبلغ املستقبل PMIعلى قيمة املؤشر بناءا و اإلشارات precodingيرسل اجلزء املشكلة كان كال نفإ. و نيموعاجمليقوم املستقبل بعد تقدير القناة حبساب حيث . هبا
اوبناءا عليه خمتلفة PMIبقيمة يبلغفوإال بناءا عليها و ليتم إرسال PMI قيمةيبلغ املستقبل باجملموعني معدوماا .closed loop spatial muliplexingتسمى هذه الطريقة ابلتضميم املكاين ذو احللقة املغلقة . و يتم إرسال
(3)
23
التضميم املكاين الوصول املتعدد ابستخدام 2.14.1-وتسمى هذه التقنية اعدة الص لفصل بني املستخدمني على الوصلةل SM ميكن استخدام التضميم املكاين
MU-MIMO لتمييزها عن طريقة التضميم املكاين املبينة الفقرة السابقة واليت تسمىSU-MIMO . يتم ذلك .جهازين نقالني خمتلفنياجلهة املتحركة موجودة يف تهوائيا هذه املرة ولكن للتضميم املكاين بنفس املبدأ العام
حيث يرسل كل . على الوصلة الصاعدةاستخدام التضميم املكاين للفصل بني املستخدمني 23 -الشكل يبني وحىت بدون CDMAبنفس اللحظة وعلى نفس احلوامل الرتددية وبدون استخدام UE2 و UE1من اجلهازين
شارات املرسلة عرب اإلاحملطة القاعدية تستقبل. أن يكون لديهما معرفة أبهنما جزء من نظام التضميم املكاينأحد الكواشف تفصل بينهما ابستخداموتستغل معرفتها حبالة القناة لكل من املستخدمني ل هوائيي استقبال
.مثالا Zero forcing Detector كالكاشف
كن ضمان حتقق هذا الشرط ومي. 6و 5 العالقتنيميكن استخدام هذه التقنية بشرط أن ال ينعدم املقام يف ول أن األجهزة النقالة غالباا ما تكون متباعدة عن بعضها مما يؤدي إىل استقالل أتثري القناة سببني، األل
والثاين أن احملطة القاعدية متتلك احلرية ابختيار املستخدمني املتباعدين عن بعضهم . الالسلكية على كل منهالصاعدة زايدة يف معدل النقل على الوصلة ا MU-MIMOال تسبب تقنية .وضمهم إىل نظام التضميم املكاين
كما ميكن . Cell Throughputككل املسمى حملطة القاعديةيف امعدل النقل ولكنها تزيدابلنسبة للمستخدم .اليت المتتلك سوى هوائي إرسال وحيد البسيطةاستخدامها مع األجهزة النقالة
صلة اهلابطة هبوائيي إرسال يف احملطة بنفس األسلوب على الو MU-MIMOاستخدام من الناحية النظرية ميكن ،إال أن هذا االستخدام يعاين من مشكلة .القاعدية وهوائيي استقبال كل منهما موجود يف حمطة نقالة خمتلفة
أن ميتلك عليه جيب UE2الرموز املرسلة إليه من بني الرموز املرسلة إىل UE1املستخدم فحىت يستخلص إىل هذه املعامالتأن يرسل UE2، وابلتايل على H22وH21أي UE2ملستخدم معامالت القناة اليت يقدرها ا
UE1 واحلالة نفسها حتدث لدى املستخدم يف النظام مما يضيف أزمنة أتخري واستهالك موارد إضافية ،UE2 على الوصلة اهلابطة وإمنا من الشائع استخدام النمطني MU-MIMOهلذا السبب ال يستخدم . أيضاا
SU-MIMO وBeamforming على الوصلة اهلابطة.
وصول املتعدد ابلتضميم املكاين على الوصلة الصاعدةال -23 -الشكل
24
Beamformingصتشكيل حزمة اإلشعاع 15.1- يف احملطة القاعديةمتكيفة هوائيات مصفوفة ابستخدام للخلية التغطيةمساحة إىل زايدة النمط اهدف هذي
طال وانزايح مب عنصري يتم ذلك بتثقيل كل هوائي. للتحكم ابجتاه حزمة اإلشعاع وتوجيهها حنو مستخدم معنيملستخدم اإىل على توافق ابلصفحةعنصرية من عدة هوائيات يساهم يف وصول اإلشارات املرسلة يطور
على تعاكس بينما تصل هذه اإلشارات ،فتكون االستطاعة املستقبلة أعلى مما جيعل التداخل بينها بناءا املقصودكما هو موضح يف أقل التداخل استطاعةفتكون اماا جيعل التداخل بينها هدمبا إىل بقية املستخدمني ابلصفحة
ن األداء على الوصلة اهلابطة مما حيس SINRزايدة النسبة بتقليل التداخل وابلتايل يسمح ذلك. 24 - الشكل .هذا النوع بتشكيل حزمة اإلرسال يف املناطق احملاذية حلدود اخللية ويسمى
وطريقة DoAطريقة اجتاه الوصول Wلكل مستخدم نشط، توجد طريقتان حلساب Wلتثقيل جياد شعاع اإلهو نفسه للوصلة LTE-TDDساب شعاع التثقيل يف أنظمة تستخدم طريقة تقدير القناة حل. تقدير القناة
.ابطةوخاصة على الوصلة اهل LTE-FDD حالةصعوبة يف يكون األمر أكثربينما . الصاعدة والوصلة اهلابطة :Wطريقتني حلساب LTE-FDDيوجد يف أنظمة
1- Closed Loop Beamforming : تقوم احملطة القاعدية إبرسالcodebook معروف لدى اجلهازأعظمية من خالل SINRالنقال، يقوم اجلهاز النقال بتبليغ احملطة القاعدية ابلبتات اليت تكون فيها النسبة
من أجل معدل خطأ معني يزداد codebookريقة أن حجم الـ ، مشكلة هذه الطCSIاملؤشر الراجع .تغذية اخللفية املتاحة للمستخدمبتات ال حمدود من عدد هناك ابزدايد عدد هوائيات اإلرسال مع العلم أن
1- Open Loop Beamforming :يتم فيها تقدير القناة على الوصلة الصاعدة من قبل احملطة القاعدية . -للوصلة الصاعدة DoAكتحديد اجتاه الوصول -حالة القناة يف الوصلة الصاعدة يتم إستخدام معلومات
حيث ختفض املبعثرات ينخفض أداء هذه الطريقة املدن. للحصول على معلومات القناة للوصلة اهلابطة .[11]دقة حتديد اجتاه الوصول
أكثر شيوعاا من استخدامه يف LTE-TDDيف أنظمة شعاعتشكيل حزمة اإلاستخدام وبشكل عام فإن .بسبب صعوبة احلصول على شعاع التثقيل فيها LTE-FDDأنظمة
ن ذلك ترابط ، يضميستحسن يف تشكيل حزمة اإلشعاع أن تكون اهلوائيات متقاربة من بعضها قدر اإلمكاناملكاين والتضميم املكاين حيث يستحسن وهذا خبالف حاليت التنوع . عرب عدة هوائياتاإلشارات املرسلة
وابلتايل ميكن . فيهما أن تكون اهلوائيات متباعدة قدر اإلمكان مبا يضمن استقالل اإلشارات عن بعضهاللمحطة القاعدية استخدام جمموعتني من اهلوائيات مها جمموعة اهلوائيات املتقاربة الستخدامها يف تشكيل حزمة
.ت املتباعدة الستخدامها يف منطي التنوع املكاين والتضميم املكايناالشعاع وجمموعة اهلوائيا
25
AMC التعديل وصترميز القناة املتكيف 16.1-
ومقدار التداخل مع اإلرسالقناة تعتمد على جودة أو يرسلها اجلهاز النقال إن جودة اإلشارة اليت يستقبلهاوائم ما احملطة لقاعدية أن تطاعة إرسال معينة، جيب على لتحسني السعة والتغطية من أجل است. اخلالاي اجملاورة
وذلك يف الوصلتني الصاعدة على حدالكل مستخدم بني معدل النقل ونسبة اإلشارة إىل التداخل والضجيجيسمى هذا ابلتعديل والرتميز املتكيف والذي يتضمن موائمة رتبة التعديل مع ترميز القناة حبيث حيصل .واهلابطة . م على أعلى معدل نقل ميكن حتقيقه مع احلفاظ على جودة اإلشارةاملستخد
مبتانته أمام املستوايت املرتفعة للتداخل والضجيج QPSKيتميز التعديل ذو الرتبة املنخفضة مثل :رصتبة التعديلمعدالت نقل 64QAMبينما يؤمن التعديل ذو الرتبة املرتفعة مثل . إال أنه يؤمن معدالت نقل منخفضة
ولذلك من املفيد استخدامه لتداخل والضجيج وتقدير القناةمرتفعة ولكنه أكثر عرضة للخطأ نظراا حلساسيته ل .SINRعند توفر نسبة كافية من
. من أجل رتبة تعديل معينة، ميكن اختيار معدل ترميز القناة حسب ظروف القناة الراديوية :معدل الرتميزبينما تستخدم معدالت ترميز مرتفعة عند توفر . ظروف القناة السيئة يستخدم ترميز قناة مبعدل منخفض يف
SINR ختتار احملطة القاعدية منط التعديل والرتميز اعتماداا على مؤشر جودة ابلنسبة للوصلة اهلابطة .مرتفعةعتماد على املناسبة ابال CQIيقوم املستخدم ابختيار قيمة .الذي يبلغها به اجلهاز النقال CQI الراجع القناة
وتتم العملية بشكل مماثل على الوصلة الصاعدة . لإلشارة املستقبلة BLERعتبة معينة ملعدل اخلطأ ابلكتلة على الوصلة الصاعدة بشكل مباشر القناة حيث تتحكم احملطة القاعدية ابختيار منط التعديل والرتميز، بتقدير
سنأيت إىل منطاا حمتلفاا من أمناط التعديل والرتميز LTE 29توفر أنظمة .channel sounding أثناء سرب القناة .[12]تفصيلها الحقاا
تشكيل حزمة اإلشعاع على الوصلة اهلابطة -24 - الشكل
26
السعة يف األنظمة اخلليوية 17.1-على أتمني معدالت النقل املطلوبة جلميع املستخدمني عن قدرة النظام ةيف األنظمة اخلليوييعرب مفهوم السعة .منيز يف الشبكات اخلليوية بني سعة القناة وسعة الشبكة وسعة اخللية .اجلغرايف للشبكةاملتواجدين يف احليز
أبهنا احلد األعلى ملعدل النقل يف واحدة الرتدد الذي ميكن تقدميه ضمن بشكل عام تعرف سعة القناة .1تعطى . [2]خلية واحدة ويساوي إىل جمموع معدالت النقل بواحدة الرتدد جلميع املستخدمني يف اخللية
: كالتايل AWGNعالقة شانون لسعة القناة الغوصية
. نسبة اإلشارة إىل الضجيج والتداخل SINRالعرض الرتددي للقناة و Bو القناة الغوصية سعةهي Cحيث :[2]لزايدة سعة شبكة االتصال اخلليوي ميكن فهمها ابلتمعن يف عالقة شانون توجد ثالث أساليب
a) بزايدة عدد احملطات القاعدية وختفيض استطاعة االرسال يف كل منها ميكن زايدة : اخلالاي صتاغرييقة معدل التسليم ميكن أن تزيد هذه الطر (. 1)السعة للحصول على عدة نسخ مكررة من العالقة
handoff ابإلضافة إىل أهنا مكلفة.
b) إال أن اجملال الطيفي . تعترب من أكثر األساليب فاعلية يف زايدة السعة :زايدة عرض احلزمة الرتددية .العاملية اليت تدير الطيف الراديوي ITUاملتاح لالتصاالت اخلليوية حمدود مبا يتفق مع قوانني منظمة
c) جيلب استخدام تقنيات متطورة يف نظام االتصال اخلليوي عدة :صتاال متطورةاستخدام صتقنيات اواالقرتاب أكثر من السعة النظرية للقناة من خالل زايدة فعالية SINRفوائد تؤدي إىل زايدة
هذه التحسينات والتطويرات يف تقنيات االتصال هي السبب الرئيسي . االستطاعة والفعالية الطيفية .وهي حمط اهتمامها LTEمة وراء وجود أنظ
ضمناملتواجدين ملشرتكنيا جلميعخللية ا اليت تؤمنها ت النقل الوسطىمعدالجمموع هي: سعة اخللية .1 .احليز اجلغرايف للخلية
املشرتكنيميع الشبكة جلمعدالت النقل الوسطى اليت تؤمنها ( السعات)هي جمموع : سعة الشبكة .3 . شبكة اخلليويةضمن احليز اجلغرايف لل املتواجدين
الشبكة اخلليويةأهداف ختطيط 18.1-تصميم المعقدة تتكون من عدة مراحل اهلدف النهائي منها حتديد عملية يه الشبكة اخلليويةإن ختطيط
ينجم التعقيد يف عملية التخطيط من صعوبة دمج مجيع . الشبكة الذي تقام على أساسه الشبكة اخلليويةحبيث حنصل على تصميم شبكة حتقق أبسلوب أمثلي والقيود واملوارد املتاحة للمشغل ةالشبكة اخلليوي متطلبات
.األداء املطلوب منها أبقل تكلفة إقتصادية
بة املستخدم النهائي وهي ترتبط بتجر .تلبية أهداف التغطية والسعة هيإن املتطلبات األساسية للشبكة اخلليوية املوجود ضمن احليز اجلغرايف للشبكة شارة الراديوية إىل املستقبلتأمني وصول اإلهتتم التغطية ب. للشبكة
27
بينما . حمددتغطية ابحتمال إلجراء عملية االستقبال بنجاح على الوصلتني الصاعدة واهلابطة ابستطاعة كافية أهداف لذلك من املهم حتديد .من الشبكة اخلليوية اليت يطلبها املشرتكونتأمني معدالت النقل هتتم السعة ب
:الشبكة اخلليوية بشكل جيد قبل البدء ابلتخطيط، من هذه األهداف على سبيل املثال
املساحة اجلغرافية املطلوب تغطيتها ابلشبكة اخلليوية -
Target Cell Edge Rate على حدود اخلليةلتخدمي مستخدم املطلوب األعظمي معدل النقل -
Cell edge probabilityاحتمال التغطية على أطراف اخللية -
اخلدمات اليت يرغب املشغل بتقدميها -
عدد السكان املتواجدين ضمن املساحة اجلغرافية للشبكة اخلليوية -
Cell Loadمحل اخللية -
السرعة العظمى حلركة جلهاز النقال -
التأخري األعظمي املسموح به -
لث حول ختفيض التداخل بني اخلالاي يف اجليلني الثاين والثا يدور التخطيط الراديوي لشبكات االتصال اخلليويةفنجد أن التخطيط الراديوي يف .ابستخدام أقل عدد ممكن من احملطات القاعدية من أجل حتقيق السعة املطلوبة
الذي يهتم إبعادة Frequency Planning الرتدديالتخطيط أنظمة اجليل الثاين يقوم بشكل أساسي علىوتقليل التداخل من خالل تكرار استخدام املورد الرتددي سعة النظام ايدةلز استخدام الرتدد بعد مسافة معينة
ومن الشائع يف أنظمة اجليل الثاين . clusterالعنقود الواحد خالاي الفصل ابلرتدد بني اخلالاي من خالل بني .استخدام عنقود حبجم أربعة خالاي
Scrambling Codeالكود ختطيطل شبكات اجليل الثالث حو بينما يتمحور التخطيط الراديوي يف
Planning .ابالعتماد على عنقود ختفيض التداخل بني اخلالاي إىل يهدف ختطيط الكودCluster يتكون منتستخدم دون تكرار ضمن كود 512 األعظمي بينها أبكواد رئيسية خمتلفة عددها يـ ْفص ل اخلالاي جمموعة من
. د عدة مرات على امتداد احليز اجلغرايف للشبكة لزايدة السعةالعنقود الواحد مث يعاد استخدام العنقو
بني احملطات القاعدية خل بني اخلالاي ابستخدام أسلوب التشاورأما يف اجليل الرابع فقد مت حل مشكلة التداحسب حاجة كل بني احملطات القاعدية هذه بشكل ديناميكي التشاورتتم عملية .ICICلتقليل التداخل
يف يث يتم تقسيم كتل املوارد بني اخلالاي املتجاورة حبيث تستخدم كل خلية جمموعة من كتل املوارد ح .حمطةبني استخدام التشاور أدىلقد . اجملاورة خمتلفة عن تلك املستخدمة يف املناطق احمليطية للخالايمنطقتها احمليطية
وزوال قيد التداخل ن أجل ختفيض التداخلزوال احلاجة إىل التخطيط مإىل ICICاخلالاي لتخفيض التداخل يف اجليل لم يعد ختفيض التداخل هدفاا من أهداف التخطيطف الذي الزم ختطيط السعة يف األجيال السابقة
متطلبات املشرتكني ومتطلبات حتقيق علىأكثر ريكز لالتخطيط الراديوي هدف لقد مسح ذلك بتحويل .الرابع . بدالا من الرتكيز على ختفيض التداخل السعةو ختطيط التغطية املشغل أثناء
:إضافة إىل ذلك خيتلف التخطيط يف اجليل الرابع عن التخطيط يف اجليل الثاين والثالث ابلنقاط التالية
28
.للسعة املطلوبة زمة املناسبعرض احليتأثر التخطيط ابختالف عرض احلزمة، بسبب املرونة يف اختيار -
إما بدعم التغطية من خالل التنوع املكاين أو دعم السعة : د اهلوائيات املستخدمةيتأثر التخطيط بتقنية تعد - .من خالل التضميم املكاين
.ضمن اخللية MCSتوزع أمناط التعديل والرتميز -
إن خلية بتغطية الهنائية وسعة الهنائية .أداء اخللية حمدود مبعاملني أساسيني مها التغطية والسعةوبشكل عام فإن فتحقيق تغطية الهنائية خبلية واحدة يتطلب استطاعة إرسال . لية غري قابلة للتحقيق عملياا لعدة أسبابهي خ
لذلك حنتاج لتلبية متطلبات التغطية . الهنائية، بينما يتطلب حتقيق خلية بسعة الهنائية عرض حزمة الهنائيإرسال هائلة وعرض حزمة كبري جداا، والسعة ضمن احليز اجلغرايف للشبكة اخلليوية خبلية واحدة استطاعة
. وابلتايل البد من استخدام عدة خالاي لتحقيق أهداف التغطية والسعةتغطية املناطق حترض على وتواضع متطلباهتم أن قلة كثافة املشرتكني تزداد أمهية التغطية يف املناطق الريفية حيث
ل أال تصل إىل احتميزيد ا، وهذا بدوره التغطية للخلية الريفية بعدد قليل من احملطات القاعدية مما يزيد مساحةبينما تزداد أمهية . علومات املرسلةستقبال املالإشارة قوية مبا يكفي املوجود على أطراف اخلليةاجلهاز النقال
اليت يطلبها املشرتكني يفنوعية وجودة اخلدمات كمية و املنطقة و يف املستخدمني توزعالسعة يف املدن حيث أن يف أنظمة كما تتعلق التغطية والسعة ببعضهما .أعلى مقارنة ابملناطق الريفيةتفرض على اخللية معدل نقل املدن LTE اخللية إىل تقليص سعة تؤدي زايدة ، و سعتها تقليص إىل( حجم اخللية) اخللية تغطيةحيث يؤدي توسيع
.[8] تغطيتها
29
اخلليوي تخطيطالمراحل 19.1- :25 -الشكل بينة يف راحل املميكن تلخيصها ابمل خطوات عدةمن تتألف إن التخطيط اخلليوي عملية معقدة
Initial Planning األويلالتخطيط 1.19.1-لمحطات األصغري ل عددالهتدف إىل حساب و Dimensioningضبط األبعاد عملية تتضمن هذه املرحلة
:وتقسم إىل ،(16 -الشكل ) لتحقيق أهداف التغطية والسعةالقاعدية الالزمة لصاعدة واهلابطة وإسقاطهما على منوذج االنتشارا حساب ميزانية الوصلتني ويتم فيها: ضبط أبعاد التغطية
.الالزمة لتحقيق هدف التغطية Ncoverage ومن مث حساب عدد اخلالاي ،د حجم اخلليةيحدلت
مبعدل النقل املطلوب من الشبكة ومعدل النقل الذي ميكن أن تقدمه هذا اجلزء يهتم: ضبط أبعاد السعة إجياد عدد اخلالايمث . وعدد املشرتكني يف الشبكة وكمية ونوعية اخلدمات املطلوبة اخللية الواحدةNcapacity الالزمة لتحقيق هدف السعة .
.Max (Ncoverage , Ncapacity)ويكون عدد اخلالاي الالزم لتحقيق أهداف التغطية والسعة معاا هو
ختطيط التغطية والسعة حلساب عدد اخلالاي – 16 -الشكل
Detailed Planningالتخطيط التفايلي 2.19.1-جتانس املنطقة واملوارد املتاحة لكل خلية وكثافة ونوعية املشرتكني عدم اختالف بعني االعتبار هذه املرحلة أتخذ
هذه املرحلة تتم. لعدد وموقع خالاي الشبكة أكثر دقةعطي نتائج على امتداد احليز اجلغرايف للشبكة مما يجيب احلصول على . بكل موقع اصةاخل النشرات اإلحصائيةالقياسات و جدوال ابالعتماد على عدد كبري من
:تضمنه املعطيات قبل البدء ابلتخطيط التفصيلي الذي يهذ
األساسية يف التخطيط الراديوي راحلامل 25 -الشكل
التخطيط األوليInitial Planning
ضبط أبعاد التغطية
أبعاد السعةضبط
األمثليالتخطيط
Optimization
التأكد والبحث عن األخطاء
التخطيط التفصيلي Detailed Planning
التخطيط التفصيلي للتغطية
التخطيط التفصيلي للسعة
31
ابألخذ بعني االعتبار املعطيات التفصيلية مواقع احملطات القاعديةو عدد حتديد ويتضمن :ختطيط التغطية .
دمج نتائج ختطيط التغطية مع التوزع اإلحصائي لكثافة املستخدمني ليتم توزيع ويتم فيه :ختطيط السعة .االحتياجات املتوقعةخاصة لتحقيق وأساليب أكربتعاجل السعة يف النقاط الساخنة بعناية . السعة بينهم
لكل منطقة جزئية من احليز اجلغرايف ضبط األبعادإن عملية التخطيط التفصيلي تتم إبجراء :ختطيط اجلوارع اخلالاي املتجاورة للشبكة اخلليوية على حدا، ينتج عن ذلك خالاي أبحجام خمتلفة مما يزيد صعوبة ترصي
بعني االعتبار خذهتم ختطيط اجلوار هبذه املسألة لألذات األحجام املختلفة دون ترك فراغات فيما بينها، ي .اخلالايعدم جتانس
، يستخدم فيها خالاي جتريبية Optimization Pre-lanchحتسني ماقبل اإلطالق رحلةمبهذه املرحلة تنتهيجتري .خطاء وتصحيحها بتحسني خوارزميات التخطيط املستخدمةاألالبحث عن و ختبار نتائج التخطيط ال
.بعدها املوافقة على تنفيذ نتائج التخطيط
Optimized Planning األمثلالتخطيط 3.19.1-وجيري فيها على األرض، اخلليوية الشبكةخمطط تنفيذبعد وتبدأ التخطيط األمثل هو املرحلة األخرية للتخطيط
إن مرحلة التخطيط األمثل هي مرحلة دائمة .الشبكة التخطيط حيقق متطلبات كون لتأكد مناب األداءحتسني التنقيبتبدأ مسؤولية املشغل يف فمنذ اللحظة األوىل لتأسيس الشبكة اخلليوية ،طيلة حياة الشبكة والتنتهيلتحسني ابالعتماد على تتم عمليات ا .ثقوب التغطية والسعةالبحث عن عن عيوب الشبكة و املستمر
القياسات على مستوى الشبكة والقياسات على مستوى اخللية كما : القياسات اليت جتري ضمن مستويني . تعتمد هذه املرحلة على شكاوي املشرتكني لتصحيح عيوب الشبكة
ط األويل لثالثة أسباب األول أن التخطي، وذلك للشبكة الراديوية لتخطيط األويلابهنتم يف هذا املشروع عدم توفر القياسات يستخدم قيم منوذجية ومناذج أبسط لنمذجة ابرامرتات الشبكة الراديوية، والسبب الثاين
أن للشبكة اخلليوية والسبب الثالثالكافية إلجراء التخطيط التفصيلي واإلحصاءات واملعلومات التفصيلية علماا أن هناك إمكانية لتطوير . من حيث املبدأ شبيه ابلتخطيط األويل للتغطية والسعة التخطيط التفصيلي
.الكافية املعطيات التفصيليةاملشروع يف املستقبل ليشمل مرحلة التخطيط التفصيلي يف حال توفر حتليل مبسط للشبكة الراديوية يهدف إىل إجياد العدد التقرييب للمحطات هو ضبط أبعاد الشبكة الراديوية
يعتمد ضبط األبعاد على اختيار منوذج . تطلبات الشبكة من حيث التغطية والسعةالقاعدية الالزمة لتحقيق ماملناسبني وجمموعة من املعامالت Traffic Modelومنوذج كثافة احلركة Propagation Modelاالنتشار
كة األخرى حلساب فقد املسار األعظمي املسموح به ومعدل النقل الوسطي للخلية ومعدل النقل الوسطي للشب [13] .الالزم لتحقيق أهداف الشبكة خلالايا عددبوقطر اخللية وانتهاءا
31
الثاين الفصل
ضبط أبعاد التغطيةهي املرحلة األوىل من مراحل التخطيط الراديوي حنصل ضبط أبعاد التغطية
قيق أهداف التغطية لتحالالزمة اخلالاييف هناية هذه املرحلة على تقدير لعدد .ومراعاة القيود املفروضة على الشبكة اخلليوية للوصلتني لصاعدة واهلابطة
خطوات ضبط أبعاد التغطية 1.2- :(11 -الشكل ) الصاعدةو تطبق على الوصلتني اهلابطة يضم ضبط أبعاد التغطية ثالث خطوات رئيسية
وهو حساب مجيع األرابح واخلسارات الذي ختضع له استطاعة اإلشارة : اديويةحساب ميزانية الوصلة الرمنوذج فقد ينتج عن هذه اخلطوة . أثناء انتقاهلا يف كامل نظام االتصال من املرسل عرب القناة إىل املستقبل
.املسار ومقدار فقد املسار األعظمي الذي يسمح به النظام
الستفادة من قيمة فقد املسار األعظمي وذج االنتشار املناسب ابيسمح اختيار من: حساب مساحة اخللية .للحصول على نصف قطر اخللية، وابالعتماد عليه نقوم حبساب مساحة اخللية
يد عدد احملطات القاعدية الالزمة بقسمة مساحة احليز تحدب اخلطوة هذه نقوم يف: حساابت التغطية .ة الواحدةاجلغرايف الكلي للشبكة على مساحة اخللي
خطوات ضبط أبعاد التغطية – 11 -الشكل
32
DL RLBاهلابطة الراديوية الوصلة ةحساب ميزاني 2.2- DL RLB Inputs اهلابطة الراديوية مدخالت ميزانية الوصلة 1.2.2-
ابلتفصيل، جتتمع هذه ستناقشمدخالت ميزانية الوصلة اهلابطة أبقسامها األربعة اليت 1اجلدول يبني .MAPLب فقد املسار األعظمي املسموح به املعامالت حلسا
معامالت النظام معامالت احملطة القاعدية معامالت احملطة النقالة معامالت أخرى
منط االزدواجية منط تعدد اهلوائيات منط تعدد اهلوائيات محل اخللية
احلزمة الرتددية املشغلة إستطاعة اإلرسال ربح هوائي اإلستقبال ضياع التغلغل
ة ربح هوائي اإلرسال ضياع اجلسم مال التغطيةاحت عرض احلزمة الرتددي
فعالية عرض احلزمة ضياع مضخم القمة الضجيج احلراري هامش الظل
منوذج القناة ضياعات خطوط النقل رقم الضجيج ربح اجلدولة الرتددية
نسبة االستطاعة إىل ربح التسليم التداخل والضجيج
اإلشعاع ستطاعةإ روبية املكافئةاآليزوت
منط اإلزدحام
حساسية املستقبل ربح إعادة اإلرسال اهلجينة
ربح مضاعفة زمن اإلرسال
ربح توجيه حزمة اإلشعاع
هامش التداخل
اهلابطةالراديوية مدخالت ميزانية الوصلة -1اجلدول
33
System parametersمعامالت النظام 2.2.2-
Duplex modeمنط االزدواجية 1.2.2.2-
:مقارنة عامة بينهما 3اجلدول اجليل الرابع يبني ن لالزدواجية يف يوجد منطا TDDاالزدواجية الزمنية FDDاالزدواجية الرتددية
للوصلة اهلابطة حامل ترددي خمتلف عن احلامل الرتددي لتايل ميكن اإلرسال ابالجتاهني يف نفس للوصلة الصاعدة واب
(18 -الشكل ) اللحظة
للوصلتني اهلابطة والصاعدة نفس احلامل الرتددي وابلتايل ال ميكن اإلطار الراديوي مقسم ) اإلرسال ابالجتاهني يف نفس اللحظة الزمنية
(بني الوصلتني وفق أحد سبعة أمناط ممكنةمدة اإلطار من %80إىل %20حصة الوصلة اهلابطة مابني ترتاوح من مدة اإلطار الراديوي %100لة اهلابطة حصة الوص
الراديويمدة من %60إىل %10مابني حصة الوصلة الصاعدة ترتاوح من مدة اإلطار الراديوي %100حصة الوصلة الصاعدة
اإلطار الراديوي ة ترددية أحادية ممكنةحزم 11 حزمة ترددية مزدوجة ممكنة 19
:املزااي أتخري أقل -
اجلهاز النقال ةيركحل أفضل دعمانزايح دوبلر أقل وابلتايل -
الصاعد جتاهني يف التبديل بني االضائعة أزمنة وجدتال -من مدة %20أو %10 ابستغالليسمح مما واهلابط
.لدعم سعة اخللية اإلطار الراديوي
:املزااياظرة، حيث تراعي اختالف انشغالية تناسب األنظمة الالمتن -
الوصلة اهلابطة عن انشغالية الوصلة الصاعدة، وابلتايل فعالية .يف هذه احلالة أكرب يف استخدام الطيف
Beamformingتشكيل حزمة اإلشعاعتسهل استخدام تقنية -
.التحكم ابالستطاعة أكثر دقة - طي االزدواجية الزمنية والرتدديةمقارنة بني من -3اجلدول
ألسباب ذكرانها –هنتم يف هذا املشروع بتخطيط اخلالاي ألنظمة اجليل الرابع ذات االزدواجية الرتددية ونرتك .ختطيط األنظمة ذات االزدواجية الزمنية كأفق مستقبلي هلذا املشروع -سابقاا
منط االزدواجية الرتددية ومنط االزدواجية الزمنية – 18 -الشكل
34
LTE (Operating Bands)يف املشغلة احلزم الرتددية 2.2.2.2-فكلما كان تردد احلزمة أعلى كلما ازداد فقد املسار PLيؤثر تردد احلزمة املطبق بشكل مباشر على فقد املسار
مرتبط ابخلالاي كبرية ( مثالا 800MHz)فاستخدام حامل برتدد مركزي منخفض . [8]مما خيفض قطر اخللية ( مثالا 2600MHz)يئات الريفية، بينما ترتبط احلوامل ذات تردد مركزي مرتفع احلجم لذلك تستخدم يف الب
يتصف اإلرسال على الوصلة الصاعدة أبنه . ابخلالاي الصغرية لذلك يفضل االحتفاظ هبا لتعزيز السعة يف املدن FDDيف النمط عادة يتم حمدود االستطاعة مما حيد من التغطية، ولتحسني أداء التغطية على الوصلة الصاعدة
.[14] احلزم الرتددية يف اجليل الرابع 4اجلدول يبني .ختصيص احلامل الرتددي األخفض للوصلة الصاعدةPotential
Spectrum
(MHz)
Duplex Gap
(MHz)
Duplex Mode
Downlink
Frequency
Band (MHz) Uplink
Frequency Band
(MHz) Name EUTRA
Band
60 190 FDD 2110 – 2170 1920 – 1980 2100 1 60 80 FDD 1930 – 1990 1850 – 1910 1900 PCS 2
75 95 FDD 1805 – 1880 1710 – 1785 1800 + 3 45 400 FDD 2110 – 2155 1710 – 1755 AWS 4
25 45 FDD 869 – 894 824 – 849 850 5
10 45 FDD 875 – 885 830 – 840 UMTS only 6
70 120 FDD 2620 – 2690 2500 – 2570 2600 7
35 45 FDD 925 – 960 880 – 915 900 8
35 95 FDD 1844.9 – 1879.9 1749.9 - 1784.9 1800 9 60 400 FDD 2110 – 2170 1710 – 1770 AWS + 10
20 48 FDD 1475.9 – 1495.9 1427.9 - 1447.9 1500 lower 11
17 30 FDD 729 – 746 699 – 716 700 ac 12 10 -31 FDD 746 – 756 777 – 787 700 c 13
10 -30 FDD 758 – 768 788 – 798 700 PS 14
Reserved . . . 12 30 FDD 734 – 746 704 – 716 700 bc 17
15 45 FDD 860 – 875 815 – 830 800 lower 18
15 45 FDD 875 – 890 830 – 845 800 upper 19
30 -41 FDD 791 – 821 832 – 862 800 DD 20 15 48 FDD 1495.9 – 1510.9 1447.9 – 1462.9 1500 upper 21
Reserved . . .
TDD 1900 – 1920 TD 1900 33 ــــــــــــــــــــ 20
TDD 2010 – 2025 TD 2000 34 ــــــــــــــــــــ 15
TDD 1850 – 1910 TD PCS lower 35 ــــــــــــــــــــ 60 TDD 1930 – 1990 TD PCS upper 36 ــــــــــــــــــــ 60
TDD 1910 – 1930 TD PCS center 37 ــــــــــــــــــــ 20
TDD 2570 – 2620 TD 2600 38 ــــــــــــــــــــ 50
TDD 1880 – 1920 TD 1900 + 39 ــــــــــــــــــــ 40
TDD 2300 -2400 TD 2300 40 ــــــــــــــــــــ 100
TDD 2496 – 2690 TD 2500 41 ــــــــــــــــــــ 194
TDD 3400 – 3600 TD 3400 42 ــــــــــــــــــــ 200
TDD 3600 – 3800 TD 3600 43 ــــــــــــــــــــ 200
TDD 703 – 803 TD 700 44 ــــــــــــــــــــ 100
LTEاحلزم الرتددية يف -4اجلدول
35
Channel Bandwidth عرض احلزمة الرتددية للقناة 3.2.2.2-ت القاعدية املتوفرة وخصائص وخصائص احملطا زمة الرتددية املستخدمةحلابعرض احلزمة الرتددية للقناة يتعلق
تبني عالقة السعة لشانون أن .[14] عرض احلزمة الذي توفره كل حزمة ترددية 5اجلدول يبني .األجهزة النقالة ولكن من جهة. اخللية سعةاستخدام عرض حزمة أكرب مفيد جداا لزايدة
اجلمعة/اخلميس/األربعاء/الثالاثء/ننياإلث/األحد :مها أخرى يسبب هذا نقصان قطر اخللية لسببني إذا افرتضنا ثبات االستطاعة املقدمة للحوامل الفرعية، عندئذ بزايدة عرض احلزمة يزداد عدد احلوامل .1
.[8]ة الفرعية وابلتايل تنقص االستطاعة املقدمة لكل حامل فرعي وهذا خيفض قطر التغطية للخلي
أن زايدة عرض احلزمة تسبب زايدة يف استطاعة N=KTB احلراري عالقة استطاعة الضجيج من تبنيي .1 .التغطية أداءمما حيد من SINRالضجيج وابلتايل اخنفاض النسبة
EUTRA Band / Channel Bandwidth 20 MHz 15 MHz 10 MHz 5 MHz 3 MHz 1.4 MHz EUTRA
Band YES YES YES YES 1 YES YES YES YES YES YES 2 YES YES YES YES YES YES 3 YES YES YES YES YES YES 4
YES YES YES YES 5 YES YES 6
YES YES YES YES 7 YES YES YES YES 8
YES YES YES YES 9 YES YES YES YES 10
YES YES 11 YES YES YES YES 12 YES YES 13 YES YES 14 . . . YES YES 17 YES YES YES 18 YES YES YES 19
YES YES YES YES 20 YES YES YES 21 . . .
YES YES YES YES 33 YES YES YES 34
YES YES YES YES YES YES 35 YES YES YES YES YES YES 36 YES YES YES YES 37 YES YES YES YES 38 YES YES YES YES 39 YES YES YES YES 40 YES YES YES YES 41 YES YES YES YES 42 YES YES YES YES 43
عرض احلزمة الذي توفره كل حزمة ترددية -5اجلدول
36
Number of RB عدد كتل املوارد 4.2.2.2-معدل النقل ايدةز للنظام مما يسمح بكتل املوارد املتاحة احلوامل الفرعية مما يزيد بزايدة عرض احلزمة يزداد عدد
.(19 -الشكل )يف اخللية
عدد احلوامل الفرعية الذي يتيحه عرض احلزمة املختار -19 -الشكل وفعالية عرض احلزمةعرض احلزمة الفعال 5.2.2.2-
هو اجلزء من عرض احلزمة املستخدم لنقل املعطيات واألوامر التحكمية، Effective BW العرض احلزمة الفع زايدةيسبب اإلرسال خارج عرض احلزمة الفعال .احلزمة جانيبمحاية على هامش ك جزء من الطيف حيث يرتك
:يعطى عرض احلزمة الفعال ابلعالقة .احلزم الرتددية اجملاورة الذي تسببهالتداخل
:من العالقة BW Efficiency حتسب فعالية عرض احلزمة
.زمة القناةعرض حل املمكنة حجاماألعرض احلزمة الفعال وفعالية عرض احلزمة ملختلف 6اجلدول يبني Bandwidth
Efficiency Effective
Bandwidth
(MHz)
Number of
Subcarrier Number of
Resource
Blocks
Channel
Bandwidth
(MHz)
77.14% 1.08 72 6 1.4 90.00% 2.70 180 15 3 90.00% 4.50 300 25 5 90.00% 9.00 600 50 10 90.00% 13.50 900 75 15 90.00% 18.00 1200 100 20
وفعالية عرض احلزمة عرض احلزمة الفعال – 6اجلدول
37
Clutter Typeمنط االزدحام 6.2.2.2-
تعرف . يتعلق ابزدحام بيئة االنتشار مما يؤثر على مساحة التغطية خفوت الظلإن خفوت تعدد املسارات و ، يوجد أربعة أمناط أساسية لالزدحام. نتشاراالبيئة ابختالف ازدحام صيغة لفقد املسار ختتلفذج االنتشار امن
يتعلق كل منط منها مبتوسط ارتفاع األبنية يف املنطقة وكذلك املسافة الفاصلة بني األبنية وكثافة األبنية، يوضح :[3] القيم العددية اليت حتدد طبيعة االزدحام يف املنطقة 7اجلدول
Density of Buildings
Average distance between buildings
Average buildings height
> 35% 10m - 20m > 30m Dense Urban 8% - 35% 20m ~20m Urban 3% - 8% 30m to 50m ~10m Suburban
< 3% >50m < 5m Rural االنتشار وسطط االزدحام يف أمنا -7اجلدول
channel model قناةالمنوذج 7.2.2.2- وطيفانتشار التأخري ظروف تعدد املسارات للقناة مبا يف ذلك من دحتدي حلساب ميزانية الوصلة من املهم
زمن أتخري مسار، ولكل هااليت ميكن معاجلت Taps املتأخرة املساراتعدد يتم توصيف انتشار التأخري ب. دوبلروابنزايح دوبلر Clarke طيف دوبلر بشكل الطيف الكالسيكي تم توصيفيبينما . ةحمددواستطاعة
:[14] 8اجلدول مبينة يف لقناة تعدد املسارات أساسية أربعة مناذج 3GPPتعرف . األعظميلنموذج 5000nsو EVAمن أجل 2510nsو EPAمن أجل منوذج القناة 410nsر التأخري هو انتشاإن
.ETU القناة :النموذجني هذا املشروع يدعم EPA5Hz 7~2مابني حلركة اجلهاز النقال وهو يسمح بسرعة عظمى km/hr تبعاا للحزمة املشغلة.
ETU70Hz 102~28بني ويسمح بسرعة عظمى حلركة اجلهاز النقال ترتاوح ما km/hr.
مناذج قناة تعدد املسارات -8اجلدول
High Speed Train
Extended Typical
Urban (ETU)
Extended Vehicular A
(EVA) Extended
Pedestrian A
(EPA)
750Hz 70Hz - 300Hz 5Hz – 70Hz 5Hz Maximum Doppler shift 1 9 9 7 delay Taps
0.0 0 -1.0 0 0.0 0 0.0 0
Rel
ativ
e pow
er (
dB
) E
xce
ss t
ap d
ela
y (
ns)
- - -1.0 50 -1.4 30 -1.0 30 - - -1.0 120 -1.4 150 -2.0 70 - - 0.0 200 -3.6 310 -3.0 90 - - 0.0 230 -0.6 370 -8.0 110 - - 0.0 500 -9.1 710 -17.2 190 - - -3.0 1600 -7.0 1090 -20.8 410 - - -5.0 2300 -12.0 1730 - - - - -7.0 5000 -16.9 2510 - -
38
(eNodeB)خاائص املرسل 3.2.2-
منط هوائي اإلرسال يف احملطة القاعدية 1.3.2.2-لتحقيق تغطية يف كافة أحناء املستوي يطلب من احملطة القاعدية أن تشع بكافة االجتاهات يف املستوي األفقي
تقسيم تم تفيد يف حتسني سعة اخللية لذلك يعلى الرغم من ذلك فإن االجتاهية يف املستوي األفقي . األفقي هلوائيات اإلرسال يف احملطة أساسيني نمنطاوجد ي .Sectorsإىل قطاعات اخلاصة ابخللية مساحة التغطية
:القاعدية اجتاهات املستوي بكافة الكهرطيسية وتستقبل األمواج ائياتهذه اهلو ترسل: اهلوائيات الغري موجهة
.األفقي
ه معني مقارنة ببقية ابجتااألمواج الكهرطيسية بفعالية أكرب تستقبل هذه اهلوائيات/تشع: اهلوائيات املوجهة :أمهها هلا عدة أنواعويوجد خلالاي املقطعيةتسمى اخلالاي اليت تستخدم هذه اهلوائيات اب. [15] االجتاهات
. يف املستوي األفقي زاويةو ذقطاع كل منها لخيصص متتلك ستة هوائيات مقطعية : اخلالاي بستة مقاطع -يف املستوي كل منها لقطاع ذو زاويةخيصص اخلالاي بثالثة مقاطع متتلك ثالثة هوائيات مقطعية -
.األفقي
نقوماملقطعية يف حالة اهلوائيات .[3] إىل كون عرض حزمة اإلشعاع يف املستوي الشاقويل ما بنييو .مقطعلكل ساب ميزانية الوصلة حب
لمحطة القاعديةلاستطاعة االرسال 2.3.2.2-إن .واملخصصة لإلرسال عرب هوائي واحد RRUة الراديويوحدة الخرج ستطاعة اليت تكون على هي اإلو ختتلف كما . ةالناظم اإلرسال حمدودة بثالث قيود هي التكلفة واستهالك االستطاعة والقواننيستطاعة إ. ستطاعة االرسال للمحطة القاعدية ابختالف احلزمة الرتددية وعرض احلزمة وخصائص احملطة القاعديةإ
5MHzكحد أقصى لعرض حزمة أقل من 43dBm إرسال ستطاعةالقاعدية إ احملطات تستخدموبشكل عام (.20MHz ,15 ,10)لعرض حزمة أعلى منه أي 46dBmو( 5MHz ,3 ,1.4)أي
:تم يف ميزانية الوصلة ابستطاعة اإلرسال للحامل الفرعي وحتسب من العالقةهن
ضياعات خطوط النقل 3.3.2.2-تتميز خطوط النقل احملورية أبهنا حتصر احلقل . coaxialيستخدم لربط املرسل مع اهلوائي خطوط نقل حمورية
وهذا يؤمن ختفيض مستوى الضياع يف الكهرطيسي ما بني الناقل الداخلي والناقل اخلارجي خلط النقل، :بـ تتعلق الضياعات يف خطوط النقل احملورية. االستطاعة ومحاية اإلشارة من التداخل مع الوسط اخلارجي
املادة العازلة اليت متأل الفراغ ما بني الناقل الداخلي والناقل اخلارجي، وهي إما أن تكون من نوع -كنه أكثر تكلفة وأصعب يف إن استخدام اهلواء كعازل يقلل الضياع ول. اهلواء أو Foamاملعاجلالبالستيك
.التصنيع
39
.، فكلما كان هذا القطر أكرب كان الضياع أقلط النقل احملوريخل للمادة العازلة اخلارجيقطر ال -
قق القيمة األفضل ملمانعة الناقل الداخلي اليت حت 1929خمابر بل عام حددتلقد : ممانعة الناقل الداخلي -، والقيمة 64Ω-52، والقيمة األفضل لتحمل الفولتية املرتفعة هي ما بني 76.7Ωالتخميد األصغري وهي
لتجنب انعكاسات اإلشارة جيب أن يكون جلميع مكوانت . 30Ωاألفضل لتحمل االستطاعة املرتفعة هي كحل وسط حيقق ختميد 50Ωيستخدم عملياا خطوط نقل مبمانعة مميزة . خط النقل احملوري نفس املمانعة
.منخفض وحتمل جيد لالستطاعة املرتفعة
.الرتدد احلامل للحزمة، فكلما ازداد الرتدد احلامل ازداد ضياع خط النقل احملوري -
.النقل احملوري ازداد الضياع فيه ، فكلما ازداد مرونة خط(سهولة الثين)مرونة خط النقل احملوري -
:تخدمة لربط املرسل ابهلوائي يف احملطات القاعديةمنيز بني نوعني من خطوط النقل املس املغذيfeeder :يستخدم املغذي عندما ال ميكن . وهو خط نقل حموري ذو ضياع قليل وقطر كبري
الراديوي اإلرسال وحدةتكون خاصة عندما اإلرسال وائيهو الراديوي اإلرسال ختفيض املسافة بني وحدة يستخدم عادة مضخم استطاعة عند النهاية العليا للمغذي يف . امةعلى األرض واهلوائي يف أعلى الدع
تسبب زايدة يف قطر تقلل ثخانة املغذي من الضياع إال أهنا. MHAأو TTAأعلى الدعامة يسمى من سلبيات املغذي . يشغل حجم أكربوابلتايل إىل أعلى الدعامةووزنه الذي جيب محله احنناء املغذي
وابهلوائي لذلك يتم وصل طرفيه بـخطي نقل حموريني الراديوي بوحدة اإلرسال شرة أيضاا صعوبة وصله مباjumpers يعطى ضياع املغذي ابلعالقة. مما يضيف ضياع يف الوصل أقل ثخانةا:
الـjumper :أكرب من املغذي ويستخدم يف حالتني وهو خط نقل حموري ذو قطر صغري وضياع:
-feederالوصل املباشر دون استخدام مغذي .1 less : عندما تكون املسافة بني وحدة اإلرسال واهلوائيال يستخدم .على سطح بناء أو مثبتة يف أعلى الربج الراديوي قصرية حيث تكون وحدة اإلرسال
ياع كبري مقارنة ابلضياع الناتج عن ض يسبب ذلكحيث على مسافات كبرية للوصل jumperالـ . استخدام املغذي على املسافة نفسها
، inner jumberخط نقل رفيع ة وحدة الراديوياللربط املغذي مع يستخدم: الوصل مع مغذي .1 .outer jumperآخر ويستخدم لوصل املغذي مع اهلوائي خط نقل
، TTAواملضخم jumperربط املغذي مع الـجيب األخذ بعني االعتبار ضياعات الوصالت املستخدمة ل :وتعطى القيمة النموذجية هلا ابلعالقة
القطر اخلارجي حسب تردد احلامل وحسب يف خطوط النقل احملورية لضياعات منوذجاا لقيم ا 9اجلدول يبني
نقل تقدمها إحدى الشركات طوط الللمادة العازلة وحسب املرونة حيث يوجد يف مثالنا ثالث عائالت خلمث HFSاألقل مرونة تليها العائلة LHFختتلف هذه العائالت يف درجة املرونة كل منها وهي . املصنعةHFSC [16] مرونة األكثر.
41
قمنا برسم ضياعات املغذي بداللة الرتدد احلامل من أجل أقطار خمتلفة ودرجات 9اجلدول وابالعتماد على :31 -الشكل مرونة خمتلفة خلط النقل احملوري يف
Feeder / Jumper Loss dB/100m (at 20o C) 13/8" 5/4" 7/8" 1/2" Frequency
(MHz) HFSC HFS LHF HFSC HFS LHF HFSC HFS LHF HFSC HFS LHF 2.85 1.53 1.48 7.29 1.86 1.77 9.22 2.65 2.52 12.7 4.75 4.51 450 3.97 2.17 2.11 10.1 2.62 2.49 12.7 3.68 3.51 17.6 6.49 6.17 824 4.12 2.27 2.20 10.5 2.75 2.61 13.3 3.85 3.67 18.4 6.76 6.42 894 4.32 2.38 2.31 11.0 2.86 2.72 13.8 4.01 3.82 19.1 7.04 6.69 960 4.42 2.43 2.38 11.2 2.94 2.79 14.1 4.10 3.92 19.5 7.20 6.84 1000 5.95 3.35 3.28 15.0 4.01 3.81 18.8 5.54 5.29 26.1 9.61 9.13 1700 6.13 3.47 3.40 15.5 4.15 3.94 19.4 5.73 5.47 26.9 9.91 9.41 1800 6.52 3.71 3.63 16.4 4.43 4.21 20.6 6.09 5.81 28.5 10.7 10.2 2000 7.13 4.07 4.05 18.2 4.60 4.37 22.8 6.63 6.46 31.6 11.5 11.0 2400 8.27 - - 20.7 5.43 5.16 25.8 7.81 7.37 35.8 13.4 12.8 3000
حملوري حسب قطره ومرونته والرتدد احلامل منوذج لقيم ضياعات خط النقل ا -9اجلدول
ضياعات املغذي بداللة الرتدد من أجل حاالت خمتلفة حسب قطر املغذي ومرونته -31 -الشكل
حلساب ميزانية الوصلة يف مرحلة التخطيط األويل نفرتض أن خلطوط النقل طول منوذجي معني، يف الواقع ميكن أن خيتلف . يف مرحلة التخطيط التفصيليميكن أن أنخذ االختالف ابلطول . طول خط النقل من خلية إىل أخرى
41
TTAة قمالمضخم 4.3.2.2-
مقارنة ات الوصلضياعمما جيعلها أقل قدرة على حتمل حمدودة ابالستطاعة أبهنا الوصلة الصاعدة تتصف ما بني هوائي االستقبال واملغذي لتحسني حساسية TTAيستخدم مضخم االستطاعة . ابلوصلة اهلابطة
دور القمةمضخم يلعب .املغذي إكساب اإلشارة القدرة على حتمل ضياعاتو يف الوصلة الصاعدة املستقبل على مساحة التغطية، فهو يزيد [8] هام يف موازنة الوصلة الصاعدة من حيث التغطية مع الوصلة اهلابطة
. الوصلة الصاعدة
موضع مضخم القمة وبنيته الداخلية – 31 -الشكل
مضخم القمة مفيد فقط يف الوصلة الصاعدة، بينما يؤدي ايدة استطاعة إىل ضياع يف الوصلة اهلابطة ميكن تفاديه بز
ربح يضيف مضخم القمة .اإلرسال على الوصلة اهلابطةGTTA ضجيج رقموNFTTA على الوصلة الصاعدة بينما
على الوصلة اهلابطة ترتاوح insertion Lossيضيف ضياع .0.9dBإىل 0.5قيمته مابني
اعة التداخل عندما تكون استط TTAتزداد فعالية املضخم مهملة بينما يرتاجع أداؤه يف البيئات احملدودة ابلتداخل
التداخل مع اإلشارة املفيدة مما TTAإذ يضخم . كاملدن . قد يؤدي إىل إهناك املستقبل ابستقبال التداخل
RRU
42
ربح اهلوائي املرسل يف احملطة القاعدية 5.3.2.2-يشع نفس UO شدة اإلشعاع هلوائي آيزوترويبو Uشعاع للهوائي شدة اإلبني نسبة الهو املرسل ربح اهلوائي
اهلوائي اآليزوترويب هو هوائي افرتاضي عدمي .dBi وتقدر ـب اليت يشعها اهلوائي احلقيقي Pاالستطاعة الكلية وهو. الضياعات يشع يف مجيع االجتاهات األفقية والشاقولية بنفس االستطاعة يف كل نقطة من الفضاء احمليط
.[15]اخلواص االجتاهية للهوائيات احلقيقية قارنةملهوائي مثايل غري قابل للتحقيق عملياا ويستخدم كمرجع
. اهلوائي عن جودة اهلوائي يف حتويل االستطاعة املقدمة إليه إىل إشعاع كهرطيسي راديوي ابجتاه معنييعرب ربح نفرتض يف . ي على نوع اهلوائي وخصائصه املبينة يف دفرت املواصفات الذي حيدده املصنعتعتمد قيمة ربح اهلوائ
اخلط الواصل بني )حساابت ميزانية الوصلة أن هوائي احملطة القاعدية موجه بشكل صحيح حنو املستخدم ائي بداللة زاوية وتعطى العالقة العامة لربح اهلو (. احملطة القاعدية واملستخدم يقع على حمور قطاع اهلوائي
:[9] (31 -الشكل ) التالية ابلعالقة B واالرتفاع A السمت
ات للهوائي dBi 19.5: وائي يف احملطة القاعديةاهلربح وبشكل عام ميكن افرتاض القيم النموذجية التالية ل .للهوائيات الغري موجهة dBi 11 و ، املوجهة مبقطع اتلهوائيل 18dBi، و قطعاملوجهة مب
املخطط اإلشعاعي هلوائي اإلرسال يف املستويني األفقي والعمودي -31 -الشكل
43
اآليزوصتروبية املكافئة اإلشعاع استطاعة 6.3.2.2-هوائي اآليزوترويب يف كافة االستطاعة اليت يشعهاهي EIRP املكافئة أو الفعالةاآليزوتروبية استطاعة اإلشعاع
االجتاهي وائي اإلرسالتطاعة الناجتة يف جهة الربح األعظمي هلاالس االجتاهات حبيث ينتج عنه نفس كثافةوحدة الاملوجودة على خمرج PTXعن حذف الضياعات وإضافة األرابح إىل االستطاعة وتنتج ،املستخدم Half wave Dipole نصف موجي اهلوائي ثنائي القطبيةكما ميكن استخدام . dBiوتقدر بـ RRU الراديوية
الفعالة اإلشعاع استطاعةدها عن وتسمىبدالا من اهلوائي اآليزوترويب لتعبري عن ربح اهلوائي لكهوائي مرجعي ERP بـ وتقدرdBd . 0ربح اهلوائي اآليزوترويب هوdBi ربح اهلوائي ثنائي القطبية نصف موجي هو بينما
2.15dBi=0dBd [17] وابلتايل لدينا: EIRP = ERP + 2.15dBi.
:على الوصلة اهلابطة من العالقة املكافئةاستطاعة اإلشعاع اآليزوتروبية حتسب
(UE)خاائص املستقبل 4.2.2- الضجيج احلرارياستطاعة 1.4.2.2-
:ابلعالقةيف الوصلة اهلابطة على دخل املستقبل ضمن احلامل الفرعي الضجيج احلراري تعطى استطاعة
K ويساوي إىل اثبت بولتزمان T 290 درجة حرارة املستقبل والقيمة النموذجية هلا هيK
Noise Figureرقم الضجيج لدارة االستقبال 2.4.2.2- على خرجها SINR على دخل دارة االستقبال للجهاز النقال و SINRبني NFيربط رقم الضجيج
معامل الضجيج . الناتج عن مرور اإلشارة بدارة االستقبال SINRلتايل فرقم الضجيج يقيس اخنفاض واب. :ابلعالقة Fابلديسيبل، ويعطى NF، حيث يقدر NFهو القيمة العددية لرقم الضجيج
:ويعطى ابلعالقة رقم الضجيج عند ، والنظام الفعلية رارةدرجة احل حيث
:على خرج دارة االستقبالاحلراري استطاعة الضجيج وتصبح
:ويكون رقم الضجيج . 7dBو 5dBلنقال ما بني يف اجلهاز ارقم الضجيج لدارة االستقبال ل النموذجية قيمةالترتاوح
44
Body Loss اإلنسان جسمضياع 3.4.2.2-الناجتة ( وكذلك املرسلة ابلنسبة للوصلة الصاعدة)ضياعات اجلسم هي التخميد يف استطاعة اإلشارة املستقبلة
ضياعات اجلسم ميكن أن ختتلف . عن قرب جسم االنسان والسيما اليد والرأس من فتحة هوائي اجلهاز النقال . محله وضعيةشكل كبري حسب تصميم اهلوائي وتوضعه ضمن اجلهاز النقال وحسب ب
عند تبادل 0dBو عند إجراء املكاملات الصوتية 3dB-2ترتاوح القيمة النموذجية لضياعات اجلسم ما بني يد نسبياا عن حيث يكون اجلهاز النقال عادةا ما بني اليد والرأس عند إجراء املكاملات، بينما يكون بع .املعطيات
.[9] الرأس أثناء تبادل املعطيات ربح هوائي االستقبال 4.4.2.2-
نظراا وذلك i ميكن اعتبار هوائي االستقبال ال يضيف أي ربح على ميزانية الوصلة اهلابطة أي ي االستقبال للمحطة النقالة مع هوائي اإلرسال يف لعشوائية الزاوية اليت يصنعها االجتاه األعظمي لربح هوائ
ولكوننا أخذان الربح األعظمي هلوائي االرسال للمحطة القاعدية حيث افرتضنا أن هوائي احملطة القاعدية، .[8]اإلرسال موجه متاماا حنو اجلهاز النقال الربح األعظمي هلوائي االرسال
Target Cell edge MCSط التعديل وصترميز القناة على حدود اخللية من 5.4.2.2-
(11اجلدول )منط لتعديل وترميز القناة ميكن اختيار أحدها الستخدامه على حدود اخللية LTE 29توفر TBS Index ITBS Coding rate Modulation Order MCS Index IMCS
0 0.1172 2 0 1 0.1533 2 1 2 0.1885 2 2 3 0.2452 2 3 4 0.3008 2 4 5 0.3701 2 5 6 0.4385 2 6 7 0.5137 2 7 8 0.5879 2 8 9 0.6631 2 9 9 0.3320 4 10 10 0.3691 4 11 11 0.4238 4 12 12 0.4785 4 13 13 0.5400 4 14 14 0.6016 4 15 15 0.6426 4 16 15 0.4277 6 17 16 0.4551 6 18 17 0.5049 6 19 18 0.5537 6 20 19 0.6016 6 21 20 0.6504 6 22 21 0.7021 6 23
45
22 0.7539 6 24 23 0.8027 6 25 24 0.8525 6 26 25 0.8887 6 27 26 0.9258 6 28
PDSCHأمناط التعديل وترميز القناة – 11اجلدول
، تزداد مساحة اخللية 33 -الشكل رميز القناة ابختالف منط التعديل والرتميز كما هو مبني يف خيتلف معدل تبتخفيض رتبة التعديل والرتميز، وابلتايل لدعم التغطية خنفض رتبة التعديل والرتميز ولكن هذا سيؤثر سلباا على
لتحديد عدد الذي يستخدم ITBSبرقم يدل على حجم كتلة النقل يرتبط كل منط تعديل وترميز .أداء السعة .كتل املوارد الالزم منحها للمشرتك املتواجد على حدود اخللية
معدل الرتميز بداللة رقم منط التعديل والرميز – 33 -الشكل ربح صتنوع اإلرسال 6.4.2.2-
لكل املطلوبة SINRمن اإلشارة عرب كل منها إىل ختفيض النسبة ةنسخ يؤدي استخدام عدة هوائيات إلرساليف طرف االستقبال مما يؤدي إىل ربح يف ميزانية الوصلة فينعكس زايدة يف مساحة اخللية وحيسن أداء نسخة :يعرب عن ربح تنوع اإلرسال ابلعالقة التالية. التغطية
فإذا كانت احملطة القاعدية تستخدم هوائيني . هو عدد هوائيات تنوع اإلرسال يف احملطة القاعدية حيث
يف حال كانت تستخدم أربعة 6dBيف ميزانية الوصلة، و 3dBلتنوع اإلرسال فإن ذلك يؤدي إىل ربح .هوائيات
ستمدة من بطارية اجلهاز النقال، لذلك ال يستخدم عادةا تنوع اإلرسال على الوصلة الصاعدة لتوفري الطاقة امل .ال نضع ربح تنوع اإلرسال ابحلسبان يف ميزانية الوصلة الصاعدة
46
ربح صتنوع االستقبال 7.4.2.2-يزداد ربح تعدد االستقبال كلما اخنفض الرتابط بني خفوت . يستخدم تنوع االستقبال لتخفيض أثر اخلفوت
يق الفائدة من تعدد االستقبال جيب أن تكون هناك مسافة تباعد لتحق. اإلشارات املستقبلة بعدة هوائياتلذلك من الشائع . كافية بني هوائيات االستقبال وهذا ما يصعب توفره بسبب صغر حجم اجلهاز النقال
.Polarization diversityاستخدام هوائيني متالصقني ولكن خمتلفني ابالستقطاب حيث أيخذ املستقبل . للحصول على ربح تنوع االستقبال MRCمى تستخدم تقنية الرتكيب ابألرجحية العظ
نسخ اإلشارة املستقبلة من عدة هوائيات استقبال ويطبق عليها الرتكيب املتماسك الذي يتفق مع الكشف يتم تثقيلها أبوزان املرتفعة SINRلكل نسخة، النسخ ذات SINRحيث يتم تثقيل النسبة .األمثلي لإلشارة
تركيب االستطاعة الناجتة للحصول على مث يتم . أبوزان منخفضة تثقلاملنخفضة SINRسخ ذات مرتفعة والنهوائيي استقبال MRCطلب تقنية تت .أفضل من مجيع النسخ املستقبلة فيها SINRاإلشارة املركبة اليت تكون
(2Rx) كما جيب أن تدعم احملطة القاعدية واجلهاز النقال التقنية على األقلMRC ( أي أن تكون الربجمية اليت . خاصة لكي تعمل أي رسائل أو ِإشارات MRCالتتطلب التقنية (. مثبتة MRCتطبق خوارزمية التقنية
Selection diversityاالستطاعة املوجودة يف كل نسخة مما جيعلها أفضل من تقنية MRCتستخدم التقنية selectionعلى تقنية MRCميكن أن تتفوق تقنية . اليت تستخدم االستطاعة املوجودة يف النسخة األفضل
diversity 1بـdB عند استخدام هوائيي استقبال(2Rx ) وتزداد فائدهتا مع زايدة عدد اهلوائيات ابملقارنة مع. وإمهال بقية النسخ SINRتقنية االختيار هي تقنية أخرى تقوم على اختيار النسخة اليت تتمتع أبفضل نسبة
أية رسائل أو االختيار أبسط التقنيات للحصول على ربح تعدد االستقبال وهي ال حتتاج إىل تعترب تقنية .[8] خاصة لكي تعمل ِإشارات
التضميم املكاينأثر 3.2.2.2-ملوارد ختفيض عدد كتل او بزايدة معدل النقل املقدم للمشرتك SU-MIMOالتضميم املكاين يسمح استخدامولكن . السعة يدعممعدل النقل املطلوب مقارنة ابحلالة اليت اليستخدم فيها التضميم املكاين مما الالزمة لتحقيق
عند استخدام نفس العدد من اهلوائيات يف التنوع مما هي عليه املطلوبة SINRهذا يتطلب قيم أعلى للنسبة . املكاين
BLERمعدل اخلطأ يف كتلة النقل 8.4.2.2-
معدل .MAC Layerعلى مستوى الطبقة 1msمن املشرتك خالل /كتلة النقل هو جمموعة البتات املرسلة إىل .إعادة إرسال هجينة استخدام من دون MACالطبقة علىمعدل اخلطأ هو BLERكتلة النقل اخلطأ يف
املطلوبة عند SINRمقارنة بنسب SINRللنسبة أعلى قيماا منخفض BLERيتطلب التخطيط مبعدل خطأ .%1و %2و %10يدعم هذا املشروع معدالت اخلطأ . التخطيط مبعدالت خطأ أعلى
47
املوارد املخااة للمشرتك على حدود اخللية عدد كتل 9.4.2.2-املطلوب على حدود املفيد ختصيصها للمشرتك على حدود اخللية مبعدل النقل يتعلق عدد كتل املوارد الليت جيب
اليت تقرتحها عدد كتل املوارد تتلخص آلية حتديد . نمط التعديل والرتميز املستخدموكذلك ب اخلطأاخللية ومعدل : 34 -الشكل ابلنقاط التالية املوضحة يف 3GPP [18]منظمة
، وهو اخلليةحدود على للمشرتكتقدميه الذي يرغب املشغل ب throughputمعدل النقل املفيد حندد -1أي بعد عبور املعطيات يف الطبقة الفيزايئية وفك ترميز القناة MAC Layer معدل النقل على الطبقة
.وفك التعديل
.BLER [3]كقيمة منوذجية ملعدل اخلطأ %10تؤخذ القيمة ،BLERكتلة النقل معدل اخلطأ يف حندد -1
دليل لتحديد 11اجلدول منط التعديل والرتميز املستخدم على حدود اخللية، بعد ذلك نستخدم حندد -3 .ITBS حجم كتلة النقل
: SU-MIMO واحديف حال كان منط تعدد اهلوائيات اليتضمن التضميم املكاين ملستخدم -4
ابستخدام العالقةعن قيمة حجم كتلة النقل 11اجلدول يف نبحث:
الذي حددانه يف كتلة النقل ودليل العدد الالزم من كتل املوارد املوافق حلجم 11اجلدول من حندد .NPRB(ITBS,TBS) أي سابقةاخلطوات ال
ابستخدام جدول آخر 4 نكرر اخلطوة SU-MIMO واحدالتضميم املكاين ملستخدم يف حالة -5 :ينتج كما يلي 11اجلدول بدال من
حجم كتلة النقل من أجلTBS هي القيمة املوافقة لـ(ITBS, ) .11اجلدول يف
آلية حتديد عدد كتل املوارد الالزم إسنادها للمشرتك -34 -الشكل
48
يربط (11اجلدول ) فينتج حجم كتلة النقل ابستخدام جدول تقابل أما من أجل وهو حجم TBS_L2ووهو حجم كتلة النقل يف حال مل يستخدم التضميم املكاين TBS_L1بني
. SU-MIMOاملكاين كتلة النقل عند استخدام التضميم NPRB
ITBS 110 . . . 8 7 6 5 4 3 2 1 3112 . . . 208 176 152 120 88 56 32 16 0 4008 . . . 256 224 208 176 144 88 56 24 1 4968 . . . 328 296 256 208 176 144 72 32 2 6456 . . . 440 392 328 256 208 176 104 40 3 7992 . . . 552 488 408 328 256 208 120 56 4 9528 . . . 680 600 504 424 328 224 144 72 5 11448 . . . 808 712 600 504 392 256 176 88 6 13536 . . . 968 840 712 584 472 328 224 104 7 15264 . . . 1096 968 808 680 536 392 256 120 8 17568 . . . 1256 1096 936 776 616 456 296 136 9 19080 . . . 1384 1224 1032 872 680 504 328 144 10 22152 . . . 1608 1384 1192 1000 776 584 376 176 11 25456 . . . 1800 1608 1352 1128 904 680 440 208 12 28336 . . . 2024 1800 1544 1256 1000 744 488 224 13 31704 . . . 2280 1992 1736 1416 1128 840 552 256 14 34008 . . . 2472 2152 1800 1544 1224 904 600 280 15 35160 . . . 2600 2280 1928 1608 1288 968 632 328 16 36240 . . . 2856 2536 2152 1800 1416 1064 696 336 17 39232 . . . 3112 2792 2344 1992 1544 1160 776 376 18 43816 . . . 3496 2984 2600 2152 1608 1288 840 408 19 46888 . . . 3752 3240 2792 2344 1800 1384 904 440 20 51024 . . . 4008 3496 2984 2472 1992 1480 1000 488 21 55056 . . . 4264 3752 3240 2664 2152 1608 1064 520 22 59256 . . . 4584 4008 3496 2856 2344 1736 1128 552 23 63776 . . . 4968 4264 3624 2984 2472 1800 1192 584 24 66592 . . . 5160 4392 3752 3112 2664 1864 1256 616 25 71112 . . . 5992 5160 4392 3752 2856 2216 1480 712 26
كتلة النقل املطلوب املخصصة للمشرتك لتحقيق حجم ودليلعدد كتل املوارد -11اجلدول TBS_L2 TBS_L1 TBS_L2 TBS_L1 TBS_L2 TBS_L1 TBS_L2 TBS_L1 51336 18336 11616 11196 1481 3151 3111 1544
59156 19196 11384 11681 1136 3881 3141 1618
61664 31516 11151 11164 1991 4118 3368 1611
63116 31114 11911 11448 8148 4136 3496 1136
66591 31856 13688 11831 8514 4164 3614 1811
68818 34118 14496 11116 8161 4391 3151 1864
11111 35161 15456 11516 9144 4584 3881 1918
13111 36696 15456 11961 9518 4116 4118 1991
16118 31888 11316 13536 9911 4968 4118 1114
18114 39131 18336 14111 11196 5161 4136 1188
81116 41516 19196 14688 11681 5351 4164 1151
84161 41368 31516 15164 11164 5544 4391 1116
49
81936 43816 31114 15841 11448 5136 4584 1181
91816 45351 31856 16416 11831 5991 4116 1344
93811 46888 34118 16991 11516 6111 4116 1418
91896 48936 35161 11568 11961 6456 4968 1411
111841 51114 36696 18336 13536 6111 5161 1536
115518 51151 31888 19181 14111 6968 5161 1611
111136 55156 39131 19848 14688 1114 5351 1664
115141 51336 41516 11616 14688 1481 5544 1118
119816 59156 41368 11384 15164 1136 5544 1191
114464 61664 43816 11151 15841 1991 5136 1856
118496 63116 45351 11911 16416 8148 5991 1984
133118 66591 46888 13688 16991 8514 6111 3111
131191 68818 48936 14496 11568 8161 6456 3141
141148 11111 51114 15456 18336 9144 6111 3368
146856 13111 51151 16416 19181 9518 6968 3496
149116 15316 55156 11316 19848 9911 1114 3614
TBS_L2إىل TBS_L1 من حويلجدول الت -11اجلدول :نطرح هنا مثال لتحديد عدد كتل املوارد املقدمة للمشرتك
MCS=10-16QAM كنيول د منط التعديل والرتميز املستخدمحند -1
ITBS=9فنجد أن املقابل ITBSالدليل 11اجلدول حندد من -1
.384kbpsحندد معدل النقل املفيد الذي يرغب املشغل بتقدميه للمستخدم على أطراف اخللية وليكن -3
فيكون معدل . BER=10%وليكن قبل أول حماولة إعادة اإلرسال بكتلة النقلحندد معدل اخلطأ -4 427kbps=(%10-%100)/384 ينه للمستخدم على أطراف اخلليةالنقل الذي جيب أتم
.1Tx-1Rxوليكن منط تعدد اهلوائيات حندد -5
عن أقرب قيمة أكرب أو تساوي املختار MCSضمن منط التعديل والرتميز 11اجلدول نبحث يف -6 .NRB=3رد الالزمة وعدد كتل املوا 456kbps، فنجد أهنا 427bitالنقل حجم كتلة
املنحنيات حنصل على ملختلف أمناط التعديل والرتميز حجم كتلة النقل بداللة عدد كتل املوارد املخصصة برسم من أجل منط تعديل معدل النقل املفيد بداللة عدد كتل املوارد كل منحين منها ، ميثل35 -الشكل املبينة يف
. من أجل مجيع أمناط تعدد اهلوائيات ماعدا أمناط التضميم املكاينني و وترميز مع
معدل النقل املفيد بداللة عدد كل املوارد الالزمة لتأمينه ملختلف أمناط التعديل والرتميز بدون تضميم مكاين – 35 -الشكل
51
.(63 -الشكل ) فنحصل على املنحنيات املبينة يف SU-MIMO أما يف حالة التضميم املكاين
:مايلي 36 -الشكل و 35 -الشكل نالحظ من . MACعلى الطبقة 75.376Mbpsستخدم التضميم املكاين هو احلد األعلى لسعة خلية ال ت .أ
.149.776Mbpsاحلد األعلى لسعة خلية تطبق التضميم املكاين هو .ب
.بزايدة معدل النقل بصورة شبه خطية ةصصاملخ زداد عدد كتل املواردمن أجل منط تعديل وترميز حمدد، ي .ج
.منط تعديل وترميز أعلى رتبةا رفع معدل النقل ابستخداممن كتل املوارد، ميكن معنيل عدد من أج .د
يف احلالة اليت على سبيل املثال،ميكن تلبية معدل النقل املطلوب بعدد حمدود من أمناط التعديل والرتميز، ف .ه من رتبة وترميز أقل تعديل أبمناط 10Mbpsال ميكن حتقيق معدل النقل ،التستخدم التضميم املكاين
بينما الميكن . فقط منط تعديل وترميز 23بـ 10Mbpsلبية معدل النقل ميكن توابلتايل =6MCSالنمط .MCS=28إال بنمط تعديل وترميز واحد وهو 65Mbpsأتمني معدل النقل
تل املوارد من أجل معدل نقل معني، يؤدي استخدام منط تعديل وترميز ذو رتبة مرتفعة إىل ختفيض عدد ك .و MCS=28فعلى سبيل املثال عند استخدام منط التعديل والرتميز . الالزمة لتحقيق معدل النقل املطلوب
MCS=6بينما يتطلب حتقيقه بنمط التعديل والرتميز 14RBبـ 10Mbpsميكن حتقيق معدل النقل 97RB على األقل.
معظم كتل ختصيص يتطلبمنخفض الرتبة من الواضح أنه ليس من احلكمة استخدام منط تعديل وترميز .ز ، ألن ذلك سيسبب حرمان بقية املشرتكني من اخلدمة مما لتخدمي مشرتك على حدود اخللية املوارد املتاحة
.كما أن ذلك يزيد التداخل مع اخلالاي اجملاورة من جهة أخرى. يؤدي إىل ختفيض سعة اخللية
رميز مرتفع الرتبة على حدود اخللية حيتاج إىل نسب تعديل وتكما أنه ليس من احلكمة استخدام منط .ح SINR عالية مما يؤدي إىل تقليص حجم اخللية وابلتايل ختفيض تغطية اخللية .
ال يؤدي إىل تعزيز ط التعديل والرتميز األمثلي هو النمط الذي حيقق املوازنة بني السعة والتغطية، مبع ى أنه من .ط .التغطية على حساب السعة أو العكس
SU-MIMO معدل النقل املفيد بداللة عدد كتل املوارد املخصصة يف حالة النمط - 36 -الشكل
51
املطلوبة SINRنسبة اإلشارة إىل الضجيج والتداخل 10.4.2.2- Nوبني استطاعة الضجيج Sهي القيمة الصغرى للنسبة بني استطاعة اإلشارة املستقبلة املفيدة SINRالنسبة
لية نفسها واستطاعة التداخل املستقبلة الناجتة عن اخل واستطاعة التداخل الناجتة عن اخلالاي اجملاورة :أي
جيب أن تتمتع اإلشارة املستقبلة ابحلد األدىن لنسبة االستطاعة إىل الضجيج والتداخل الالزمة إلجراء عملية : 31 -الشكل بعدة عوامل مبينة يف SINRالنسبة املطلوبة لـ تتعلقاالستقبال،
العوامل احملدة لنسبة اإلشارة إىل الضجيج املطلوبة – 31 -الشكل
وهو Link Level Simulationم اجليل الرابع املسماة املطلوبة إجراء حماكاة لنظا SINR النسبة حيتاج حتديد املوارد كتل بعدد SINR قيمةاجلداول تربط ينتج عن احملاكاة جمموعة من. أمر خارج اهتمام هذا املشروع
Nokia Siemens شركةاملستخدم، تتضمن نتائج احملاكاة اليت أجرهتا ومنط التعديل والرتميز NRB املخصصة
Networks العديد من جداولSINR خاص بـوكل جدول منها: (. ETU70Hzأو EPA5H)قناة المنوذج -
( 2Tx-2Rx SMأو 2Tx-2Rx Divأو 1Tx-2Rx) املطبق منط تعدد اهلوائيات -
%.11وقيمته النموذجية BLER النقلمعدل اخلطأ يف كتلة -
حسب منط التعديل والرتميز وعدد طلوبة لدى احملطة النقالة امل SINR ةقيم املناسباجلدول ابستخدامحندد -1Txومنط تعدد اهلوائيات EPA5Hzصة بنموذج القناة أحد هذه اجلداول اخلا 13اجلدول يبني. كتل املوارد
2Rx أبعاد اجلدول %10ومعدل اخلطأ يف كتلة النقل ، .
52
بداللة عدد كتل املوارد املخصصة من أجل SINRابستخدام بعض هذه اجلداول قمنا برسم منحنيات النسبة .41 -الشكل و 41 -كل الشو 39 -الشكل و 38 -الشكل األشكال خمتلف أمناط التعديل والرتميز يف
DL 1Tx-2Rx EPA5H BLER=10% NPRB
ITBS 100 . . . 8 7 6 5 4 3 2 1 -5.21 . . . -2.8 -2.51 -2.23 -2.33 -2.44 -2.54 -2.31 -0.88 0 -4.01 . . . -2.01 1.75 -1.49 -1.49 -1.5 -1.5 -1.24 -0.3 1 -3.31 . . . -1.38 -1.11 -0.84 -0.78 -0.73 -0.67 -0.63 0.26 2 -2.3 . . . -0.43 -0.22 -0.02 0 0.03 0.05 0.33 0.61 3 -1.35 . . . 0.33 0.52 0.7 0.73 0.76 0.79 0.67 1.33 4 -0.45 . . . 1.08 1.22 1.37 1.33 1.29 1.25 1.34 2.15 5 0.55 . . . 1.97 2.08 2.18 2.19 2.21 2.22 1.97 2.86 6 1.64 . . . 2.8 2.93 3.06 2.93 2.79 2.66 3.24 3.58 7 2.49 . . . 3.56 3.67 3.77 3.76 3.74 3.73 3.62 4.28 8 3.6 . . . 4.49 4.65 4.8 4.78 4.77 4.75 4.71 4.99 9
3.74 . . . 4.92 5.05 5.18 5.18 5.19 5.19 5.19 5.45 10 4.25 . . . 5.34 5.5 5.66 5.66 5.67 5.67 5.5 6 11 5.11 . . . 6.33 6.45 6.58 6.59 6.59 6.6 6.47 6.85 12 6.18 . . . 7.21 7.32 7.43 7.49 7.55 7.61 7.51 7.83 13 7.31 . . . 8.11 8.27 8.43 8.39 8.35 8.31 8.26 8.58 14 8.36 . . . 9.19 9.31 9.43 9.39 9.36 9.32 9.28 9.56 15 9.01 . . . 9.61 9.71 9.82 9.89 9.96 10.03 10.02 10.09 16 9.68 . . . 10.29 10.37 10.46 10.53 10.59 10.66 10.7 10.82 17 10 . . . 11.03 11.05 11.07 11.13 11.2 11.26 11.13 11.86 18
11.19 . . . 11.84 11.96 12.08 12.1 12.13 12.15 11.97 12.3 19 11.98 . . . 12.94 12.92 12.89 12.89 12.88 12.88 13.01 13.33 20 12.8 . . . 13.72 13.87 14.02 14.05 14.07 14.1 13.79 14.15 21 13.65 . . . 14.5 14.67 14.85 14.86 14.88 14.89 14.72 14.99 22 14.95 . . . 15.67 15.67 15.68 15.68 15.69 15.69 15.93 16.28 23 15.9 . . . 16.39 16.55 16.72 16.74 16.77 16.79 16.71 17.07 24 16.5 . . . 17.39 17.55 17.71 17.75 17.79 17.83 17.48 17.71 25 17.75 . . . 18.32 18.33 18.34 18.34 18.34 18.34 18.3 18.58 26 18.34 . . . 18.85 18.87 18.88 18.87 18.85 18.84 19.12 19.41 27 19.7 . . . 20.46 20.29 20.13 20.25 20.38 20.5 20.64 20.46 28
من أجل عدد معني من كتل املوارد ومنط معني للتعديل والرتميز SINRالنسبة -13اجلدول
1بداللة عدد كتل املوارد ملختلف أمناط التعديل والرتميز على الوصلة اهلابطة حالة رقم SINRالنسبة -38 -الشكل
53
1بداللة عدد كتل املوارد ملختلف أمناط التعديل والرتميز على الوصلة اهلابطة حالة رقم SINRالنسبة -39 -الشكل
3بداللة عدد كتل املوارد ملختلف أمناط التعديل والرتميز على الوصلة اهلابطة حالة رقم SINRالنسبة -41 -كل الش
4ة رقم بداللة عدد كتل املوارد ملختلف أمناط التعديل والرتميز على الوصلة اهلابطة حال SINRالنسبة -41 -الشكل
54
قق املوازنة بني أداء السعة والتغطيةحيهذا املشروع طريقة الختيار منط التعديل والرتميز األمثلي الذي نقرتح يف :وفقاا للخطوات التالية( على سبيل املثال 10Mbps) Tلتلبية معدل نقل معني
حندد لكل منط تعديل وترميز عدد كتل املوارد الالزمة ( 36 -الشكل أو ) 35 -الشكل ابالعتماد على -1من 14اجلدول املبينة يف العمود الثاين من كتل املوارد صفوفةمتنتج لدينا ف. املطلوبلتحقيق معدل النقل
.10Mbpsأجل معدل نقل
متوسط عن املطلقاملئوي للفرق النسيب القيمة الصغرىضمن مصفوفة عدد كتل املوارد الناجتة حنسب -1منط التعديل على فنحصل .(14اجلدول احلقل األخضر يف العمود الثاين من ) مصفوفة كتل املوارد
.التوازن بني التغطة والسعة من وجهة نظر السعةالذي حيقق IMCS_NRB=14 والرتميز
املبينة يف SINRفينتج لدينا مصفوفة النسب كل منط تعديل وترميز، املطلوبة من أجل SINRحندد قيم -3 .BLER=10% EPA5Hz 1Tx-2Rxيف مثالنا اعتربان سيناريو .14اجلدول العمود الثالث من
متوسط مصفوفة املطلق عن املئوي القيمة الصغرى للفرق النسيب حنسب SINRضمن مصفوفة النسب -4فنحصل على منط التعديل والرتميز (. 14اجلدول احلقل األخضر يف العمود الرابع من ) SINRب النس
IMCS_SINR=17 الذي حيقق التوازن بني التغطية والسعة من وجهة نظر التغطية.
:حيقق خنتار منط الرتميز والتعديل الذي -5
.IMCS=16فنحصل على منط الرتميز والتعديل األمثلي وهو % SINR % NRB MCS index
NA NA NA NA 0 NA NA NA NA 1 NA NA NA NA 2 NA NA NA NA 3 NA NA NA NA 4 NA NA NA NA 5
94.37 0.55 144.08 97 6 83.21 1.64 108.86 83 7 74.51 2.49 83.69 73 8 63.15 3.6 61.05 64 9 61.72 3.74 61.05 64 10 56.50 4.25 45.95 58 11 47.70 5.11 28.33 51 12 36.75 6.18 13.24 45 13 25.18 7.31 0.654 40 14 14.43 8.36 9.41 36 15 7.78 9.01 16.96 33 16 0.921 9.68 16.96 33 17 2.35 10 19.48 32 18 14.53 11.19 29.54 28 19 22.62 11.98 34.57 26 20
55
31.32 12.83 39.61 24 21 40.84 13.76 44.64 22 22 52.92 14.94 47.16 21 23 62.23 15.85 52.19 19 24 69.29 16.54 54.71 18 25 81.37 17.72 57.22 17 26 87.72 18.34 59.74 16 27 101.54 19.69 64.77 14 28
9.77 39.74 Average
طريقة اختيار منط التعديل والرتميز األمثلي -14اجلدول
HARQ Gainربح إعادة اإلرسال اهلجينة 11.4.2.2-اليت تنضوي على املزج بني ترميز القناة LTEيف أنظمة HARQتستخدم طريقة إعادة اإلرسال اهلجينة
ابإلطار، ليتمكن املستقبل من كشف CRCيقوم املرسل إبحلاق بتات . صحح لألخطاء وإعادة اإلرسالامليتم فك . املصحح لألخطاء وإرسال اإلطار املرمز إىل املستقبل Turboاخلطأ، مث يتم إخضاع الناتج إىل الرتميز
يف حال فشل . CRCساعدة الالحقة ترميز القناة لدى املستقبل مث يتم التأكد من خلو اإلطار من األخطاء مبيف حال فشل .طلب إعادة إرسال اإلطار و bufferيف ذاكرة مؤقتة يتم ختزين اإلطار اخلطأ CRCاختبار
إرسال للمرة الثانية تقدم إعادة اإلرسال اهلجينة إمكانية احلصول على اإلطار الصحيح ابالعتماد على اإلطارين إبمكانية احلصول على اإلطار الصحيح ابالعتماد على مثانية LTEجينة يف تسمح إعادة اإلرسال اهل .اخلطأ
.(41 -الشكل ) إطارات خاطئة على األكثر
من جهة أن جدولة كتل املوارد تقدم التنوع الرتددي، وسنرى الحقاا رأينا أن تعدد اهلوائيات يقدم التنوع املكاين،ابالستفادة من MACيف الطبقة النقلإلرسال اهلجينة التنوع الزمين حيث يتم تركيب كتلة أخرى تقدم إعادة ا
املعاد إرساهلا وهذا ينعكس رحباا يف ميزانية الوصلة إال أنه يضيف أتخري النقلوكتل النقل املرسلة أول مرة كتلة .على النظام
إعادة اإلرسال اهلجينة -41 -الشكل
56
وال تطبق على قنوات التحكم فقط اعدة واهلابطة تطبق إعادة اإلرسال اهلجينة على قنوات إرسال املعطيات الصمعدل اخلطأ مقارنة ابحلالة اليت ال تستخدم فيها إعادة و SINRوتسمح مبستوايت أدىن للنسبة . وبقية القنوات
تؤدي إضافة ربح إعادة اإلرسال إىل زايدة قطر اخللية ولكن سريافق ذلك اخنفاض معدل . اإلرسال اهلجينة .حواف اخللية النقل املطلوب على
:بـ 43 -الشكل كما هو موضح يف يتعلق ربح إعادة اإلرسال عدد مرات إعادة اإلرسال -1
بعد إجراء إعادة اإلسال يف كتلة املوارد املتبقي ومعدل اخلطأ -1
عدد كتل املوارد املخصصة للمستخدم على حواف اخللية -3
تخدماملس منط التعديل وترميز القناة -4
العوامل املؤثرة يف ربح إعادة اإلرسال اهلجينة -43 -الشكل
، ويتم stop-and-wait Nطريقة باإلرسال ويستخدم MAC Layerعلى مستوى الطبقة HARQتطبق الـ فيض إىل خت HARQتؤدي إعادة اإلرسال ابستخدام . PHICHابستخدام القناة ACK/NACKإرسال الـ
ألخذ بعني ابالذي تستغرقه إعادة اإلرسال اإلضايف معدل النقل، لتحديد نسبة التخفيض جيب حتديد الزمن 8msعملية إعادة اإلرسال الواحدة تستغرق .االعتبار زمن اإلرسال وزمن االستقبال وزمن املعاجلة لدى الطرفني
وذلك يف حال مل يتم استخدام مضاعفة اإلرسال اليت تستخدم عادة [19]سواء على الوصلة اهلابطة والصاعدة . على الوصلة الصاعدة كما سنرى الحقاا
من أجل حاالت خمتلفة لعدد مرات HARQالتأخري الذي يضيفه الـ حسابإىل يف الفقرة الالحقةسنأيت .Delay Budgetيزانية التأخري إلرسال وعدد مرات مضاعفة اإلرسال فيما يعرف ابسم مإعادة ا
57
ربح وأتخري مضاعفة زمن اإلرسال 12.4.2.2-من أجل زايدة التغطية على حدود اخللية من أجل اخلدمات اليت HARQيطبق إعادة اإلرسال ابستخدام
VoIPيف اخلدمات اليت تتطلب الزمن احلقيقي كاملكاملات HARQال يستخدم الـ . التتطلب زمن حقيقياليت تتميز TTI Bundlingا يستخدم إعادة اإلرسال عندها أبسلوب مضاعفة زمن اإلرسال املسمى وإمن
ضمن إطار فرعي واحد TBفبدال من إرسال كتلة النقل . HARQبتأخري أقل من التأخري الذي تضيفه الـ 1subframe=1ms رعية متتالية يتم ابستخدام مضاعفة زمن اإلرسال إرسال كتلة النقل ضمن عدة إطارات ف
وابلتايل ميكن مضاعفة زمن اإلرسال مرتني أو ثالثة أو أربعة يستخدم هذا . يصل عددها إىل أربعة كحد أقصىيؤدي مضاعفة زمن اإلرسال إىل . 44 -الشكل ني يف بالزمن اإلضايف لرتميز القناة على زمن أكرب كما هو م
وبة لدى طرف االستقبال وابلتايل حتسني أداء التغطية، ولكن مع وجود أتخري املطل SINRختيفض النسبة .يؤدي إىل خفض معدل النقل وابلتايل ينخفض أداء السعة
مضاعفة زمن اإلرسال إىل أربعة أضعاف -44 -الشكل معني من املرات ومن أجل ددل النقل بسبب مضاعفة زمن اإلرسال عنسبة التخفيض يف معد 15اجلدول يبني
.HARQعدد معني من مرات إعادة اإلرسال 4TTI
Bundling 3TTI
Bundling 2TTI
Bundling No TTI
Bundling Throughput
reduction factor ¼ 1/3 ½ 1 HARQ 1Tr
1/20 1/18 1/16 1/9 HARQ 2Tr 1/36 1/33 1/30 1/17 HARQ 3Tr 1/52 1/48 1/44 1/25 HARQ 4Tr
نسبة التخفيض يف معدل النقل الناجتة عن إعادة اإلرسال اهلجني ومضاعفة زمن اإلرسال -15اجلدول
58
واليت تقول أبن إعادة اإلرسال اهلجينة [20]و [19]بناء على ما وجدانه يف املراجع 15اجلدول قمنا حبساب HARQ تضيف أتخري خيتلف ابختالف عدد مرات إعادة اإلرسال وابختالف منط مضاعفة زمن اإلرسال .
لناتج هو ففي حال مل يتم مضاعفة زمن اإلرسال ومن أجل إعادة اإلرسال ملرة واحدة يكون التأخري اإلضايف ا8ms بشكل 0#فبدالا من استقبال كتلة املعطيات املتضمنة يف اإلطار اجلزئي رقم . 45 -الشكل كما يبني
من 1/9وابلتايل ينخفض معدل النقل بنسبة . 9msيتم استقباهلا بشكل صحيح خالل 1msصحيح خالل وإبجراء حماكمة . االستقبال بدون أخطاء تؤدي إىل إعادة إرسال معدل النقل الذي تتيحه الوصلة فيما لو مت
على 1/25و 1/17مماثلة من أجل إعادة اإلرسال للمرة الثانية والثالثة جند أن معدل النقل ينخفض بنسبة . TDDوال تصلح للنمط FDDهذه االعتبارات تصلح فقط للنمط . الرتتيب
: من دون مضاعفة زمن اإلرسال HARQأخري ابستخدام وتنتج لدينا العالقة التالية حلساب الت
MACعلى مستوى الطبقة HARQالتأخري الذي يضيفه إعادة اإلرسال مرة واحدة ابستخدام -45 -الشكل
، TTI Bundlingبوجود مضاعفة زمن اإلرسال HARQعند تطبيق إعادة اإلرسال اهلجينة خيتلف التأخري بشكل صحيح 0#فبدال من استقبال كتلة املعطيات املتضمنة يف اإلطار اجلزئي رقم 46 -الشكل وكما يبني
تقباهلا بشكل صحيح خالل ، يتم اسHARQبدون استخدام مضاعفة زمن اإلرسال وبدون 1msخالل 20ms 4ابستخدام مضاعفة زمن اإلرسال إىل أربع أضعافTTI Bundling وإبعادة اإلرسال ملرة واحدة .
الذي تتيحه الوصلة فيما لو مت املفيد من معدل النقل 1/20بنسبة املفيد وابلتايل ينخفض معدل النقليكون زمن املعاجلة الكلي لعملية . ي إىل إعادة إرسالاالستقبال بدون مضاعفة زمن اإلرسال وبدون أخطاء تؤد
بينما يتم إرسال املعطيات على اهلواء يف 12msإعادة اإلرسال مرة واحدة بوجود مضاعفة زمن اإلرسال هو .46 -الشكل كما يوضح 4msخالل 4TTI Bundlingحالة
59
مضاعفة زمن اإلرسال إىل أربع أضعاف معإعادة اإلرسال مرة واحدة عندالتأخري -46 -الشكل
:مضاعفة زمن اإلرسال أو بدونهيف حالة وإبجراء حماكمة مماثلة تنتج لدينا العالقة التالية اليت تصلح
P :12دة وهو زمن املعاجلة الكلي إلعادة اإلرسال ملرة واحms 7بوجود مضاعفة زمن اإلرسال وms بدوهنا. N : مرات 8إىل 1عدد مرات اإلرسال وهي ترتاوح ما بني. M :4أو 3أو 1وتوافق احلالة اليت ال تتم فيها املضاعفة أو 1مضاعفة زمن اإلرسال وهي إما عدد مرات
:أما ربح مضاعفة اإلرسال فيعطى ابلعالقة التالية
Mىل على حواف اخللية يتطلب ختدميه على الوصلة الصاعدة مضاعفة زمن اإلرسال إ Uليكن لدينا مستخدم يرسل . حىت يتم االستقبال بشكل صحيح HARQمرة ابستخدام Nضعف وإعادة إرسال املعطيات
حيسب Dينتج عن مضاعفة زمن اإلرسال وإعادة اإلرسال أتخري . إطاراا فرعياا عندها Uاملستخدم رسال أي من دون مضاعفة اإل HARQويف حال مت إستخدام Dخالل فرتة التأخري . من العالقة
M=1 حنسب العدد األعظمي لإلطارات الفرعيةL النقلالالزمة الستقبال كتلة TB تشغل إطار فرعي اليت . واحد بغياب مضاعفة زمن اإلرسال تتطلب كل عملية إعادة إرسال زمن إضايف قدرهT=8ms يتم خالهلا إرسال
. TBنسخة واحدة من كتلة املعطيات
يف حال كان ابقي قسمةD لى عT النقلعادة إرسال كتلة إل هناك إمكانيةأكرب من الواحد عندئذ TB طريقة 41 -الشكل يوضح . ضمن الفرتة اليت تساوي إىل ابقي القسمة 1msللمرة األخرية خالل
فينتج لدينا D=12*(2-1)+4*2=20msحيث يكون عندها M=4و N=2من أجل Lحساب L=3.
61
اإلرسال املمكنة من دون استخدام مضاعفة زمن اإلرسال خالل مدة التأخري إعادة عدد مرات -41 -الشكل .الذي تؤدي إليه حالة املضاعفة إىل أربع أضعاف وإعادة إرسال مرة واحدة
:Lنتج لدينا العالقة التالية حلساب وابلتايل ت
:وتصبح العالقة النهائية لربح مضاعفة اإلرسال. xاتبع اجلزء الصحيح للعدد احلقيقي E(x)حيث
وعدد مرات إعادة اإلرسال M{1,2,3,4}ن أجل خمتلف حاالت مضاعفة اإلرسال وإبجراء احلساابت م .16اجلدول كما يف L قيم ومن العالقة Dقيم العالقة من حنسب N{1,2,3,4}اهلجني
حلاالت كما يف ملختلف ا حنسب ربح مضاعفة زمن اإلرسال من العالقة Mو Nو Lوبعد معرفة
ويتحقق مبضاعفة زمن اإلرسال أربع 6dBنالحظ أن أفضل ربح ملضاعفة زمن اإلرسال هو .11اجلدول . مرات دون إعادة اإلرسال
4TTI Bundling
3TTI Bundling
2TTI Bundling
No TTI Bundling M=1
Delay (D) and Max Number of Received TTIs
w/o Bundling (L) L D (ms) L D (ms) L D (ms) L D (ms) 1 4 1 3 1 1 1 1 HARQ 1Tr 3 11 3 18 1 16 1 9 HARQ 2Tr 5 36 5 33 4 31 3 11 HARQ 3Tr
1 51 6 48 6 44 4 15 HARQ 4Tr
الذي يعرب عن عدد Lاملعامل ، HARQ الناتج عن مضاعفة زمن اإلرسال واستخدام Dالتأخري -16اجلدول دون مضاعفة زمن اإلرسال من HARQابستخدام يف Dمرات إعادة اإلرسال خالل فرتة التأخري
4TTI Bundling
3TTI Bundling
2TTI Bundling
No TTI Bundling M=1
TTI Bundling Gain (dB)
6.0206 4.7712 3.0103 1 HARQ 1Tr 4.2597 3.0103 3.0103 1 HARQ 2Tr 3.8021 2.5527 1.7609 1 HARQ 3Tr
3.5902 3.0103 1.2493 1 HARQ 4Tr
ربح مضاعفة زمن اإلرسال من أجل حاالت خمتلفة لعدد مرات إعادة اإلرسال وعدد مرات املضاعفة -11اجلدول
61
معدل rBLERiزمن اإلرسال، وليكن عند اإلرسال بدون مضاعفة املتبقي معدل اخلطأ rBLER1ليكن النقللنعترب أنه مبضاعفة زمن اإلرسال يتم تكرار إرسال كتلة . مرة iعند مضاعفة زمن اإلرسال املتبقي اخلطأ
TB بعدد مرات املضاعفةi . حيدث اخلطأ عند استخدام مضاعفة اإلرسال عندما حيدث اخلطأ يف مجيع النسخ :مرة iن معدل اخلطأ للنسخ املرسلة أثناء مضاعفة اإلرسال فيكو TB النقلاملكررة من كتلة
.BLER4=0.01%يكون معدل اخلطأ مبضاعفة اإلرسال أربع مرات BLER1=10%وابلتايل إذا كان لدينا
حساسية املستقبل 13.4.2.2-اإلشارة املرسلة عند بوابة هوائي االستقبال حبيث ميكن لدارة متثل حساسية املستقبل املستوى األدىن الستطاعة
نفرتض للتبسيط أن حساسية املستقبل اثبتة، مع العلم . االستقبال معاجلة اإلشارة واستخالص املعلومات منها . [8]وحسب هامش اخلفوت وربح التنوع املكاين MCSأبهنا تتغري حسب رتبة التعديل والرتميز
معامالت أخرى 5.2.2-
Shadowing Marginهامش الظل 1.5.2.2-الناجتة عن عبور اإلشارة أبجسام ضخمة كاألبنية واملرتفعات استطاعة اإلشارةالظل عن تغريات خفوت ينتج ابحنراف معياري يعتمد على البيئة Log-Normalفوت الظل ابلتوزع خل اإلحصائي توزعالينمذج . اجلبلية
:ميكن التعبري عن احتمال التغطية أبحد املفهومني التاليني. يطةاحمل Cell edge probability :وهو احتمال التغطية على حواف اخللية.
Cell area probability :وهو احتمال التغطية على كامل مساحة اخللية. حيث يزيد هامش الظل من . عن طريق ضبط هامش الظل إىل سوية كافيةمعني قيق التغطية ابحتمال ميكن حت
هامش ظل أكرب مما حنتاج إىل %95لتغطية املنطقة ابحتمال . 48 -الشكل وثوقية التغطية كما هو مبني يف . %90هو مطلوب لتغطيتها ابحتمال
. لتحقيق الوثوقية املطلوبة يف تغطية املنطقةيف ميزانية الوصلة لظل هو اهلامش الذي يضاف وابلتايل هامش ايزداد االحنراف املعياري ابزدايد الكثافة . 9dBإىل 5dBما بني خلفوت الظل ترتاوح قيمة االحنراف املعياري
حيدد االحنراف املعياري . الضواحي واملدن يفية أقل منه يفالعمرانية يف املنطقة، فاالحنراف املعياري يف املناطق الر :خلفوت الظل إحصائياا كما ميكن منذجته ابلعالقة
: حيث
إلشارة عندئٍذ يكون احتمال التغطية على خفوت الظل الذي تعاين منه ا SFهامش الظل و SFMليكن : حدود اخللية
62
:هامش اخلفوت نستنتج عالقة ومنهوابلتايل .18 اجلدولالتابع العكسي لتابع احتمال التوزع الطبيعي القياسي الرتاكمي وقيمه معطاة يف حيث
.املطلوب على حواف اخللية طيةاحتمال التغو االحنراف املعياري خلفوت الظل حتديد لتحديد هامش اخلفوت يكفي
0.009 0.008 … 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0.000 Pr 0.0226 0.0201 ... 0.0125 0.0100 0.0075 0.0050 0.0025 0.0000 0.50 0.0476 0.0451 ... 0.0376 0.0351 0.0326 0.0301 0.0276 0.0251 0.51
0.0728 0.0702 ... 0.627 0.0602 0.0577 0.0552 0.0527 0.0502 0.52
0.0979 0.0954 ... 0.878 0.0853 0.0828 0.0803 0.0778 0.0753 0.53
… … ... … … … … … … …
3.0902 2.8782 ... 2.5758 2.5121 2.4573 2.4089 2.3256 2.3263 0.99
طبيعي القياسي الرتاكميالتابع العكسي لتابع التوزع االحتمايل ال -18 اجلدول
و هامش التداخل محل اخللية 2.5.2.2-كلما . الكليابلنسبة لعدد كتل املوارد اليت تستخدمها اخلليةاملوارد معدل عدد هو Cell Load محل اخللية
هامش إضافةتطلب تزايدة احلمل لذلك فإن. تداخل من اخلالاي اجملاورةتصبح أكثر عرضة للازداد محل اخللية ض فقد املسار يفيف ميزانية الوصلة مما جيعل اإلشارة أكثر مناعة ضد التداخل على حساب خت IMالتداخل كقيمة منوذجية حلمل اخللية كما % 51القيمة تؤخذ. وابلتايل ينقص قطر اخللية MAPL املسموح األعظمي
.ميكن أخذ القيمة اليت تعطيها إحصائيات املشغلوينتج عن اخلالاي اجملاورة اليت تستخدم نفس احلزمة الرتددية اليت SINRالنسبة يسبب التداخل اخنفاض يف
يكون النظام حمدود ابلتداخل عندما تكون . تستخدمها اخللية وعن املستخدمني املوجودين يف اخللية نفسهادم نفس استطاعة الضجيج مهملة أمام استطاعة التداخل وحيصل ذلك عند وجود أنظمة وخالاي جماورة تستخ
يتعلق هامش . 8dBإىل 3dBهلا فإنه ينصح أبخذ هامش تداخل ما بني ( احلزمة الرتددية أو حزمة جماورة :ويعطى ابلعالقة التالية املطلوبة SINRحبمل اخللية والنسبة التداخل
أثر هامش الظل يف حتسني وثوقية التغطية –48 -الشكل
63
بسبب التعامد بني LTEعن املستخدمني داخل اخللية وميكن إمهاله يف استطاعة التداخل الناتج حيث . استطاعة الضجيج استطاعة التداخل الناتج عن اخلالاي اجملاورة، و و. OFDMاحلوامل الفرعية يف
:حيسب هامش التداخل من العالقة
.ةاحلمل يف اخلالاي اجملاور : حيث Beamformingربح صتشكيل احلزمة 3.5.2.2-
يطبق تشكيل احلزمة على الوصلة اهلابطة لتحسني أداء التغطية بوجود الضجيج والتداخل، وتستخدم يف ذلك يرتاجع أداء تشكيل احلزمة بوجود املبعثرات حول . adaptive array antenna مصفوفية متكيفة هوائيات
. ، ويتحسن األداء عند وجود خط نظر بني جهاز املستخدم واحملطة القاعدية(49 -الشكل ) اجلهاز النقال Angular spread ة االنتشارمما يزيد زاوي DoAحيث تقلل املبعثرات دقة حتديد اجتاه املستخدم يف خوارزمية
يتأثر ربح . رتفاع هوائي احملطة القاعديةميكن زايدة ازاوية االنتشار لتقليل . عرض حزمة اإلشعاع اددومن مث يز وبشكل عام ميكن األخذ ابلقيم النموذجية .بزاوية االنتشار اليت ترتبط ابزدحام بيئة االنتشارتشكيل احلزمة
:[8] التالية يف األرايف والضواحيrural&suburban تتميز بقلة املبعثرات حيث
. وتكون زاوية االنتشار أقل من
يف املدنurban زاوية االنتشار وترتاوحللمبعثرات ةمعتدلبكثافة حيث تتميز . و ما بني
يف املدن شديدة االزدحامdense urban ث تتميز بكثافة عالية حي . للمبعثرات وتزيد زاوية االنتشار فيها عن
ASأثر املبعثرات يف زايدة زاوية االنتشار -49 -الشكل
64
Implementation Marginهامش التنفيذ 4.5.2.2-هامش التنفيذ الحتواء التأثريات الناجتة عن أخطاء املستقبل لعدم مثاليته، كأخطاء التقدير وأخطاء يستخدم
تخدم هامش التنفيذ يف ميزانية الوصلة ألخذ اختالف كما يس. التزامن وأخطاء التكمية والضجيج الطوريبزايدة هامش التنفيذ ميكن تضمني اخلدمة ألنواع من األجهزة . األجهزة النقالة واختالف مصنعيها بعني االعتبار
.كقيمة منوذجية هلامش التنفيذ 1dBتؤخذ القيمة . النقالة أقل كفاءة يف االستقبال FDPS Gainة ربح اجلدولة الرتددي 5.5.2.2-
وذلك حسب منط التعديل مشرتكلكل RBقاا أن احملطة القاعدية ختصص عدداا معيناا من كتل املوارد رأينا ساب،وبعد حتديد عدد كتل املوارد الليت ينبغي ختصيصها للمشرتك هتتم ومعدل النقل املطلوب MCSوترميز القناة
من املعروف أن القناة الالسلكية هي قناة انتقائية ابلرتدد .يصهاجدولة املوارد بنوعية كتل املوارد اليت ينبغي ختصمتغرية مع الزمن لذلك من املستحسن إجراء جدولة للرتدد والزمن يتحدد من خالهلا كتل املوارد اليت حتقق أعلى
لة تقوم على حتديد ما إذا كانت كت للمشرتكتوجد عدة طرق لتخصيص كتل املوارد . معني ملشرتك SINRنسبة املشرتكنيجلدولة كتل املوارد بني . أم ال تسمى هذه العملية ابجلدولة املشرتكذا هل أو حتق موارد معينة تناسب
. الوارد من احملطة النقالة CQIؤشر امليتم ذلك عن طريق مشرتكحتتاج احملطة القاعدية ملعرفة جودة القناة لكل حملطة النقالة بتحديده ابستخدام اإلشارات املرجعية اليت تقوم ا PDSCHهو تقدير جلودة القناة CQIاملؤشر
تبني . وفقاا خلوارزمية اجلدولة املتبعة 1msتقوم احملطة القاعدية جبدولة كتل املوارد كل . ترسلها احملطة القاعديةة يف اجملال مقارنة ابجلدول %60~40إضايف أعلى حبوايل ولة يف اجملال الرتددي تعطي ربح النتائج العملية أن اجلد
. فقط دون اجلدولة الزمنية FDPSلذلك تتم جدولة كتل املوارد ابستخدام اجلدولة الرتددية . [21]الزمين للجدولة توجد عدة خوارزميات املوارد اليت يطلبها املستخدم، يتعلق ربح اجلدولة خبوارزمية اجلدولة وبعدد كتل
: نذكر منهايتم إسناد كتل املوارد للمستخدمني ابلرتتيب حسب وفيها : Round Robinخوارزمية التسلسل .1
فمثالا املستخدم األول أيخذ كتلة املوارد األوىل وأيخذ املستخدم الثاين كتلة املوارد . الرقمي تسلسلهاوارزمية إىل ربح على ميزانية الوصلة ومن ال تؤدي هذه اخل. 19اجلدول كما يوضح الثانية وهكذا
.الشائع استخدامها على الوصلة الصاعدة
ويف هذه اخلوارزميات يتم حتديد كتل املوارد : Proportional Fairnessخوارزميات العدل النسيب .1 :نذكر منها metricوفقاا ملعيار معني مشرتكاألنسب لكل
ومن أجل كل . وفق التسلسل الرقميافة كتل املوارد املتاحة ك ترتيب يتم: Carrier by carrier in turn .أ القيم ) 11اجلدول كما يوضح حيقق أعظم قيمة للمعيار عندماا األحق هب املشرتك يتم حتديدكتلة موارد
قارنة حتقق هذه الطريقة أعلى ربح على ميزانية الوصلة م. (داخل احلقول تدل على قيمة املعيار .خرى إال أهنا تستغرق زمناا أكرب بسبب جدولة مجيع كتل املوارد ابجتاه واحدابخلوارزميات األ
65
مشرتكفمن أجل .تستفيد هذه اخلوارزمية من ترابط استجابة القناة يف اجملال الرتددي: Riding Peaks .ب هلذا املستخدم العدد املطلوب مث يسند . الذي حتدث عنده أفضل استجابة للقناة f0معني يتم حتديد الرتدد
ال تقوم هذه الطريقة بتحديد قيمة املعيار من أجل مجيع . (11اجلدول ) f0من كتل املوارد اجملاورة للرتدد كتل املوارد هبذه الطريقة من للمشرتك ولذلك ميكن أن يعاين اإلرسال ابستخدامكتل املوارد املسندة
هذه اخلوارزمية هي األسرع واألقل رحباا مقارنة .f0وت السريع عند الرتددات اجملاورة للرتدد مشكلة اخلف . خبوارزميات العدل النسيب املذكورة هنا
إال أهنا تقوم . تستفيد هذه اخلوارزمية من ترابط استجابة القناة يف اجملال الرتددي أيضاا : RB Grouping .ج يتم اختيار كتلة موارد واحدة من كل . ت متجاورة ابلرتدد من كتل املواردبتجزئة كتل املوارد إىل جمموعا
مث يتم اختيار اجملموعة اليت تنتمي إليها كتلة املوارد اليت حتقق أعلى . جمموعة وحتديد قيمة املعيارليتم
هذه اخلوارزمية أسرع وأقل .[22] (11اجلدول ) إجراء اجلدولة لكتل املوارد املوجودة ضمن هذه اجملموعة .Riding Peaksوأبطأ وذات ربح أعلى من خوارزمية Carrier by carrier in turnرحباا من خوارزمية
#10 #9 #8 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0 User\RB# 8 7 6 5 4 3 4 5 6 1 8 A 1 7 2 8 3 8 2 8 4 8 1 B 5 9 6 4 4 6 5 5 6 6 6 C 5 6 7 1 9 8 7 6 5 4 3 D 2 8 9 8 5 4 6 3 6 8 7 E
Round Robinاجلدولة خبوارزمية -19اجلدول
#10 #9 #8 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0 User\RB# 8 7 6 5 4 3 4 5 6 1 8 A 1 7 2 8 3 8 2 8 4 8 1 B 5 9 6 4 4 6 5 5 6 6 6 C 5 6 7 1 9 8 7 6 5 4 3 D 2 8 9 8 5 4 6 3 6 8 7 E
Carrier By carrier in turnاجلدولة خبوارزمية -11اجلدول
#10 #9 #8 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0 User\RB# 8 7 6 5 4 3 4 5 6 1 8 A 1 7 2 8 3 8 2 8 4 8 1 B 5 9 6 4 4 6 5 5 6 6 6 C 5 6 7 1 9 8 7 6 5 4 3 D 2 8 9 8 5 4 6 3 6 8 7 E
Riding Peaksاجلدولة خبوارزمية -11اجلدول
#10 #9 #8 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0 User\RB# 8 7 6 5 4 3 4 5 6 1 8 A 1 7 2 8 3 8 2 8 4 8 1 B 5 9 6 4 4 6 5 5 6 6 6 C 5 6 7 1 9 8 7 6 5 4 3 D 2 8 9 8 5 4 6 3 6 8 7 E
RB Groupingاجلدولة خبوارزمية -11اجلدول
66
ربح اجلدولة ونالحظ منه أن (RB Groupingخلوارزمية ) منحنيات ربح اجلدولة الرتددية 51 -الشكل يبني :مبعاملنييتعلق و حيدد العدد الكلي لكتل املوارد يف النظام، يزداد ربح اجلدولة الرتددية ابزدايد وه: عرض حزمة القناة -1
.عرض احلزمةيل فعلى سبيتناقص ربح اجلدولة الرتددية ابزدايد عدد كتل املوارد، : عدد املوارد املخصصة للمشرتك -1
.اجلدولة يكون معدوماا إذا كان النظام خيصص مجيع كتل املوارد املتاحة ملشرتك واحد فإن ربح املثال
Penetration Loss ضياع التغلغلهامش 6.5.2.2-
التخميد يف استطاعة اإلشارة نتيجة عبور اإلشارة املرسلة من احملطة القاعدية البناء هوضياع أو التغلغلضياع عندنعترب .اروهو الفرق بني استطاعة اإلشارة على جانيب اجلد. إىل داخل األبنية حيث توجد احملطة لنقالة
وأن INTOحساب ميزانية الوصلة أن احملطة النقالة داخل البناء واحملطة القاعدية خارجه ويسمى هذا النمط يرتاوح . ويتعلق ضياع األبنية بزاوية ورود اإلشارة ومواد البناء والرتدد احلامل. اإلشارات متر جبدار واحد فقط
حسب طبيعة األبنية يف التغلغلالقيم النموذجية لضياعات 13اجلدول يبني 40dB-8ضياع األبنية مابني .املنطقة
Penetration Loss Scenario
20 dB Dense Urban 15 dB Urban 10 dB Suburban 8 dB Rural
ملنطقةحسب طبيعة ا التغلغلالقيم النموذجية لضياعات -13اجلدول من جهة أخرى .يزداد ابزدايد الرتدد احلامل التغلغلأن ضياع Motorollaتدل القياسات اليت أجرهتا شركة
ضياع املركبات وهو التخميد يف استطاعة اإلشارة عندئذ ب التغلغليف حال كان املشرتك داخل مركبة يهتم ضياع ، وهي تتعلق 12dB-5ترتاوح قيمة ضياع املركبات ما بني و . املركبة اليت حتيط ابجلهاز النقال جدران الناتج عن
ربح اجلدولة الرتددية بداللة نسبة عدد كتل املوارد املخصصة للمشرتك ملختلف قيم عرض احلزمة -51 -الشكل
67
من البديهي أن اجلهاز النقال املوجود داخل مركبة اليعاين من ضياع . بنوع املركبة وموقع اجلهاز النقال داخلهالذلك ولكون ضياع املركبات أقل من ضياع األبنية أنخذ ضياع األبنية يف ميزانية . األبنية والعكس صحيح
.بشكل دائم وعندها نكون ضمنياا قد أخذان ضياع املركبات بعني االعتبار الوصلة
ربح التسليم 7.5.2.2- :هو حتويل الوصلة الراديوية اخلاصة ابملشرتك إىل وصلة راديوية أخرى وله نوعان أساسيان HandOverالتسليم
القاسي التسليمHard Handover :لى املشرتك أن يتخلى عن هي إجرائية التسليم اليت يشرتط فيها ع .مجيع الوصالت الراديوية اليت يستخدمها قبل االنضمام إىل الوصلة اجلديدة
التسليم املرنSoft Handover : هي إجرائية التسليم الليت تقوم على إضافة الوصالت الراديوية أو إهناؤها .EUTRAN [23]وصول وشبكة ال UEحبيث حتافظ على وصلة واحدة على األقل بني اجلهاز النقال
ميكن للتسليم أن خيفض أثر . واليطبق التسليم املرن فيها أنظمة اجليل الرابع التسليم القاسي حصراا تدعم فعندما تعاين اإلشارة املرسلة إىل مشرتك موجود على أطراف اخللية من خفوت حاد بسبب .خفوت الظل
وغريها من العوائق، يعطي التسليم فرصة هلذا املشرتك ابستبدال اخللية املخدمة إىل خلية وجود األبنية واجبال .5dBو 2dBلذلك ميكن أن يؤدي التسليم إىل ربح يرتاوح ما بني . أخرى يكون خفوت الظل فيها أقل أتثرياا
DL MAPL املسموح به على الوصلة اهلابطةفقد املسار األعظمي 6.2.2-
اآليزوتروبية املشعة هو الفرق ابلديسيبل بني استطاعة اإلرسال ( أو ربح النظام)ألعظمي املقبول فقد املسار ا :ل، وتعطى ابلعالقة التاليةاستقبلإلشارة املطلوبة يف طرف االواالستطاعة الدنيا
كن أن تتحمله الذي ميلضياع يف استطاعة اإلشارة املرسلة احلد األعلى لميثل فقد املسار األعظمي املقبول
. وتستخدم كدخل لنموذج االنتشار الذي من خالله يتم حتديد قطر اخللية كما سنرى الحقاا . الوصلة الراديوية
DL RLBحساب ميزانية الوصلة الراديوية الااعدة 3.2-هي وصلة راديوية وحيدة االجتاه يتم ضمنها إرسال اإلشارات من أحد احملطات : Uplinkالوصلة الصاعدة
.النقالة إىل أحد احملطات القاعدية. يفيد حساب ميزانية الوصلة للوصلتني الصاعدة واهلابطة يف حتديد أي الوصلتني هي الوصلة املقيدة للتغطية :يكون ربح النظام متوازن عندما يتساوى فقد املسار األعظمي املسموح به للوصلتني اهلابطة والصاعدة أي
UP MAPL = DL MAPL
حتقق هذه املساواة لذلك ال نكتفي حبساب ميزانية الوصلة اهلابطة، وإمنا جيب حساب ميزانية الوصلة من النادر :مدخالت ميزانية الوصلة الصاعدة 14اجلدول يبني. الصاعدة أيضاا
68
معامالت النظام معامالت احملطة النقالة معامالت احملطة القاعدة معامالت أخرى
منط االزدواجية منط تعدد اهلوائيات رقم الضجيج الكلي محل اخللية
احلزمة الرتددية املشغلة استطاعة اإلرسال الضجيج احلراري ضياعات التغلغل
ة ربح هوائي اإلرسال ضياعات خطوط النقل هامش الظل عرض احلزمة الرتددي
عرض احلزمةفعالية ضياع اجلسم ربح مضخم القمة ربح اجلدولة الرتددية
إستطاعة اإلشعاع ربح هوائي االستقبال ربح التسليم اآليزوتروبية املكافئة
منوذج القناة
منط اإلزدحام منط تعدد اهلوائيات ربح إعادة اإلرسال اهلجينة
نسبة اإلشارة إىل التداخل ربح مضاعفة زمن اإلرسال والضجيج
حساسية املستقبل هامش التداخل
الوصلة الصاعدة ةمدخالت ميزاني -14اجلدول System parametersمعامالت النظام 1.3.2-
. اليت متت مناقشتها سابقاا معامالت النظام يف الوصلة الصاعدة هي نفسها معامالت النظام يف الوصلة اهلابطة
Transmitter parameters UEخاائص املرسل 2.3.2-
تطاعة االرسال للجهاز النقالاس 1.2.3.2-تتعلق استطاعة اإلرسال العظمى للجهاز النقال بصنف االستطاعة الذي ينتمي إليه، حيث حدد منظمة
3GPP من . 15اجلدول أربعة أصناف لألجهزة النقالة حسب استطاعة االرسال العظمى كما هو مبني يفمن اجلدير ابلذكر أن هذه . [24]حسب 40dBm-طاعة اإلرسال عن جهة أخرى جيب أال تقل است
، وابلتايل كلما كان عدد كتل املوارد كتل املوارد املخصصة للمشرتك على الوصلة الصاعدةعلى توزع االستطاعة أما . مما حيسن أداء التغطية املخصصة للمشرتك أقل كلما كانت استطاعة اإلرسال يف احلامل الفرعي أعلى
، حيث يعترب اجلهاز النقال 50dBm- فيجب أال تقل عن Transmit OFFاستطاعة السكون للجهاز النقال
69
يف الفرتات اليت ال يسمح له ابإلرسال فيها أو عندما ال يرسل رموز لة سكون أثناء تقدمي خدمة معينةيف حا :تطاعة اإلرسال يف احلامل الفرعي اليت حتسب من العالقةهنتم يف ميزانية الوصلة بتحديد إس .فرعية
Power Class 4 Power Class 3 bis Power Class 3 Power Class 2 Power Class 1
Tol
(dB) Power
(dBm) Tol
(dB) Power
(dBm) Tol
(dB) Power
(dBm) Tol
(dB) Power
(dBm) Tol
(dB) Power
(dBm) +2/-2 +21 +2/-2 +23 +1/-3 +24 +1/-3 +27 +1/-3 +33
جهزة النقالة حسب استطاعة االرسال العظمىألأصناف ا -15اجلدول
ربح هوائي اإلرسال 2.2.3.2-، وابلتايل تكون القيمة ال يعطي أي ربح على ميزانية الوصلة النقالةميكن اعتبار هوائي اإلرسال يف احملطة
. 0dBi [25]ح هوائي االرسال النموذجية لرب
Body Lossضياع جسم اإلنسان 3.2.3.2-
يؤدي ضياع جسم اإلنسان إىل ختميد استطاعة اإلشارة املرسلة يف الوصلة الصاعدة كما هو احلال متاماا يف .الوصلة اهلابطة
:االستطاعة اآليزوصتروبية الفعالة املشعة 4.2.3.2-
parameters eNB Receiverخاائص املستقبل 3.3.2-
الضجيج احلراري 1.3.3.2- :يف الوصلة الصاعدة ابلعالقةضمن احلامل الفرعي حيسب الضجيج احلراري
TTAمضخم القمة 2.3.3.2-. خذ ربح ورقم الضجيج للمضخم بعني االعتبار، جيب عندئذ أTTAيف حال مت استخدام مضخم القمة
:التالية النموذجية ميكن األخذ ابلقيمو ختتلف هذه القيم حسب خصائص التصنيع للمضخم املستخدم، GTTA= 12dB
NFTTA=1 to 2dB
رقم الضجيج يف احملطة القاعدية 3.3.3.2-من دون وجود 2.2dBلنموذجية هي والقيمة ا 5dBاحملطة القاعدية يف Fال تتجاوز قيمة رقم الضجيج
. مع وجود مضخم القمة 2dBو TTAمضخم القمة :الضجيج لشبكة تسلسلية من العناصر بربح العنصر األول، حيث يعطى ابلعالقة رقم يتأثر
71
روراا يكون معامل الضجيج للمحطة القاعدية ابتداء من مضخم القمة وحىت خرج دارة االستقبال م وابلتايل :بضياعات خطوط النقل
جيج لبقية عناصر احملطة القاعدية مما خيفض رقم الض رقمو ربح عايل ينخفض أثر إذاا ابختيار مضخم قمة ذ .للمحطة النقالة الكلي الضجيج
ربح هوائي االستقبال 4.3.3.2-
.ويتعلق بنوع اهلوائي واحلزمة الرتددية املشغلة وحجم اهلوائي وعدد القطاعات يف اخللية منط التعديل والرتميز 5.3.3.2-
كما جتري عملية اختيار منط التعديل . 51 -الشكل و 16اجلدول للتعديل والرتميز مبينة يف منطاا LTE 19 تؤمن .والرتميز األمثلي بنفس األسلوب املتبع الختياره على الوصلة اهلابطة
TBS Index ITBS Coding rate Modulation Order MCS Index IMCS
0 0.1000 2 0 1 0.1250 2 1 2 0.1550 2 2 3 0.2050 2 3 4 0.2500 2 4 5 0.3100 2 5 6 0.3650 2 6 7 0.4300 2 7 8 0.4900 2 8 9 0.5550 2 9 10 0.6150 2 10 10 0.3075 4 11 11 0.3525 4 12 12 0.4000 4 13 13 0.4500 4 14 14 0.5025 4 15 15 0.5350 4 16 16 0.5700 4 17 17 0.6300 4 18 18 0.6925 4 19 19 0.7525 4 20 19 0.5017 6 21 20 0.5417 6 22 21 0.5850 6 23 22 0.6283 6 24 23 0.6700 6 25 24 0.7100 6 26 25 0.7417 6 27 26 0.7717 6 28
PUSCHالقناة أمناط التعديل وترميز -16اجلدول
71
نسبة اإلشارة إىل الضجيج والتداخل املطلوبة 6.3.3.2-
املطلوبة على الوصلة الصاعدة بنفس تسلسل اخلطوات املتبعة لتحديدها على SINRجيري حتديد النسبة 51 -الشكل : تبني األشكال. Link Level Simulation ابالعتماد على حماكاة الوصلة الوصلة اهلابطة
على الوصلة الصاعدة بداللة عدد كتل املوارد SINRالنسبة 55 -الشكل و 54 -الشكل و 53 -الشكل و مما ،يف كتلة املوارداستطاعة اإلرسال كلما قل عدد كتل املوارد تزداد. املخصصة ملختلف أمناط التعديل الرتميز
مما MAPLوابلتايل يزداد فقد املسار األعظمي املسموح به ،EIRPاملشعة اآليزوتروبية املكافئة يزيد االستطاعةلتحقيق معدل النقل إال أن ختفيض عدد كتل املوارد يتطلب منط تعديل وترميز أعلى رتبةا .حيسن أداء التغطية
.ض أداء التغطيةخيفّ ومن مثم MAPLاملطلوبة وابلتايل خيفض فقد املسار SINRزيد النسبة مما ي ،املطلوب
PUSCHمعدل الرتميز ملختلف أمناط التعدل والرتميز املستخدمة على القناة -51 -الشكل
1ارد ملختلف أمناط التعديل والرتميز على الوصلة الصاعدة حالة رقم بداللة عدد كتل املو SINRالنسبة - 51 -الشكل
1بداللة عدد كتل املوارد ملختلف أمناط التعديل والرتميز على الوصلة الصاعدة حالة رقم SINRالنسبة - 53 -الشكل
72
حساسية املستقبل7.3.3.2-
:تعطى حساسية املستقبل ابلعالقة التالية
معامالت أخرى 4.3.2-
. ة هو نفسه يف الوصلة اهلابطةوربح التسليم يف الوصلة الصاعد التغلغلوهامش ضياع الظل خفوت هامش .%50القيمة النموذجية حلمل اخللية هي
هامش التداخل 1.4.3.2-
ونظراا .أيخذ هامش التداخل على الوصلة الصاعدة ارتفاع استطاعة التداخل الناجتة عن املستخدمني اآلخرينالذي ينتج intera Cell interferenceلتعامد احلوامل على الوصلة الصاعدة اليوجد تداخل داخل اخللية
الذي ينتج inter cell interferenceوإمنا فقط لدينا تداخل بني اخلالاي . عن املستخدمني من نفس اخللية
3ة عدد كتل املوارد ملختلف أمناط التعديل والرتميز على الوصلة الصاعدة حالة رقم بدالل SINRالنسبة - 54 -الشكل
4بداللة عدد كتل املوارد ملختلف أمناط التعديل والرتميز على الوصلة الصاعدة حالة رقم SINRالنسبة - 55 -الشكل
73
إن .عن املستخدمني من اخلالاي اجملاورة الذي يستخدمون نفس كتل املوارد املخصصة للمستخدم الضحيةلوجود التداخل بني املستخدمني داخل اخللية WCDMA/HSUPAأقل منه يف LTEهامش التداخل يف
intra cell interference يف أنظمة اجليل الثالث . . بسبب الطبيعة العشوائية الستطاعة التداخل على الوصلة الصاعدة فإنه من الصعب منذجتها بعالقة رايضية
قيم هامش التداخل 56 -الشكل يبني . لذلك جيري احلصول على قيمة هامش التداخل من حماكاة النظام . [3] بداللة محل اخللية
هامش التداخل على الوصلة الصاعدة بداللة محل اخللية -56 -الشكل UL MAPLفقد املسار األعظمي املسموح به على الوصلة الااعدة 5.3.2-
مثال على حساب ميزانية الوصلة 4.2-Uplink Downlink Parameter Index Urban Urban Scenario A
880 835 Operating Frequency (MHz) B EPA5 EPA5 Channel Model C 1024 2048 Cell edge throughput (kbps) D
5 5 System BW (MHz) E 25 25 Total NRB F 12 14 Cell edge IMCS G 6 9 cell edge user NRB h =function(d,f,g)
Tx 23 46 Max Tx Power (dBm) I
4.43 18.23 Max Power Per Subcarrier j=function(i,f or h) 0 2.62 Feeder Loss Per (dB per 100m) K
74
0 40 Feeder Length (m) L 0 6.49 Jumper Loss (dB per 100m) M 0 3 Jumper Length (m) N 0 0.046 Connector Loss (dB) O 0 5 Connector Number P 0 0.5 TTA insertion Loss (dB) Q 0 1.97 Cable Loss (dB) r=(k*l+m*n)/100+o*p+q
1.5 0 Body Loss (dB) S 0 15 Tx Antenna Gain (dBi) T
2.93 31.26 EIRP (dBm) u=j-r-s+t Rx 15 0 Rx Antenna Gain (dBi) V
1.47 0 Cable Loss (dB) w=r-q 0 1.5 Body Loss (dB) X
-132.24 -132.24 Thermal Noise per SC (dBm) Y 2 7 Noise figure (dB) Z
9.28 7.95 Required SINR (dB) α -134.49 -115.79 Receiver Sensitivity (dBm) β=y+z+α-v+w+x
Gains 6.02 0 TTI Bundling Gain (dB) γ
0 0 HARQ Gain (dB) δ
0 1.96 FDPS Gain (dB) ε
12 0 TTA Gain (dB) φ
0 0 Tx Diversity Gain (dB) η
0 5 Beamforming Gain (dB) θ
3.5 3.5 HandOver Gain (dB) σ
21.52 10.46 Total Gains (dB) ω=γ+δ+ε+φ+η+θ+σ
Margins 1.8 3.01 Interference Margin (dB) λ
10 10 Penetration Loss (dB) μ
1 1 Implementation Margin (dB) ν
4.86 4.86 Shadow Fading Margin (dB) τ
17.66 18.87 Total Margins (dB) ρ=λ+μ+ν+ τ
141.28 138.64 MAPL (dB) ψ = u - β + ω - ρ
PUSCHو PDSCHميزانية الوصلة للقناتني مثال على حساب -11اجلدول
RF Propagation Modelمنوذج االنتشار الراديوي 5.2-
األمواج الراديوية الذي تعاين منه PLفقد املسار منوذج االنتشار الراديوي هو الصياغة الرايضية اليت توصفبرتدد اإلشارة يتعلق منوذج االنتشار . املستقبلالقناة الالسلكية ما بني اهلوائي املرسل واهلوائي عربانتشارها أثناء
.واملسافة وارتفاع هوائيات اإلرسال واالستقبال وكذلك التضاريس وظروف االزدحام والطقس يف املنطقة
75
مع أخذ أرابح املسار ابلعالقة أبنه النسبة مابني استطاعة اإلشارة املرسلة واستطاعة اإلشارة املستقبلة فقد يعرف
الذي تعاين منه إشارة فقد املسار وهو يعطييعترب منوذج فريس أبسط مناذج االنتشار . أي تفصل بينهما بربح ال باستقهوائي و بربح الفضاء احلر بني هوائيي إرسال أثناء انتشارها يف برتدد
:Friis Formulaعالقة فريس املسماةقة التالية ابلعال مسافة
. اا انتشار مثالية غري قابلة للتحقيق عملي وهي بيئةيف الفضاء احلر منوذج فريس هو منوذج نظري اليصلح إاللإلشارات الراديوية فقد املسار الفعليمن الصعب منذجة . لذلك فنحن حباجة إىل مناذج انتشار أكثر واقعية
. ختالف ظروف االنتشار من نظام إىل آخرالجلميع أنظمة االتصال الالسلكي بعالقة رايضية واحدة وذلك وبشكل عام تصنف . خمتلف ظروف االنتشار ونتيجة لذلك مت تطوير العديد من مناذج االنتشار املختلفة لتلبية
:مناذج االنتشار إىل ثالث أصناف :empirical models التجريبية النماذج .1املمكنة احلدوث يف الليت تغطي كافة احلاالتجمموعات كبرية من املعطيات عنتنشأ هذه النماذج
ر ابلتنبؤ ابلقيمة األكثر احتماالا حتت قيمة فقد املساالتجريبية تعطي النماذج . سيناريوهات انتشار خمتلفةمبعادلة أو أكثر جيري احلصول عليها ابالعتماد على كم هائل التجريبية النموذج وينتهي. ار معينةظروف انتش
ميكن تطبيق هذه النماذج فقط يف بيئات االنتشار املشاهبة لتلك اليت اعتمد . من القياسات واإلحصاءاتفقد ميكن أن تؤدي الفروقات يف بيئة االنتشار املدروسة إىل أخطاء يف تقدير حيث تصميم النموذج عليها
.COST231-Hata modelو Okumura-Hata modelمنوذجا التجريبية من أشهر النماذج .املسار :deterministic modelsالنماذج احلسابية .1
بعث من اهلوائي املرسل إىل هوائي تقوم النماذج احلسابية على توصيف انتشار األمواج الراديوية أبشعة تنتعطي هذه النماذج قيم عالية الدقة لفقد املسار إال أهنا . لتواجه كافة منغصات القناة الالسلكيةاالستقبال
يكثر استخدام هذه النماذج يف بيئات . مما يتطلب زمن معاجلة أكرب أو قدرات حاسوبية أعلى مكلفة حسابياا هناك طريقتني تقوم . اليت هتتم بدراسة منوذج االنتشار داخل بناء حمدد متويالاي الفوخ indoorاالنتشار املغلقة
:النماذج احلسابية من خالهلا بتقدير فقد املسارa) كبري تعقيد ذاتوهي عملية : حل املعادالت الكهرطيسية.
b) تعقب الشعاعRay Tracing :أيضاا أكثر استخداماا من نظريهتا وتتطلب تكلفة حسابية عالية وهي.
:semi empirical modelsجتريبية نصف الالنماذج .3
من هذه النماذج على سبيل نذكروهي مناذج هجينة تنشأ عن املزج بني النماذج التجريبية والنماذج احلسابية، .Okumura-Hataاحلسايب مع منوذج knife edge modelاملثال النموذج الناتج عن دمج منوذج
ا أقل تعقيداا من مكوهنل COST231 Hataو Okumura-Hata ع النماذج التجريبيةنستخدم يف هذا املشرو .النماذج احلسابية والنصف جتريبية والنتشارمها الواسع يف معظم األدوات اليت هتتم ابالنتشار الرايوي
76
Okumura-Hata االنتشار منوذج 1.5.2-
مدينة طوكيو اليابنية واملناطق اجملاورة م يف1968على قياسات أجريت عام Okumura-Hataيعتمد منوذج :جماالت الصالحية هلذا النموذج هي. هلا
الرتدد(f :) 150مابنيMHz 1500وMHz.
30مابني :( )ارتفاع احملطة القاعديةm 200وm.
1مابني :( )ارتفاع احملطة النقالةm 10وm.
1مابني :( )املسافة بني هوائي اإلرسال وهوائي االستقبالkm 20وkm.
عن إضافة معامالت تصحيح على منوذج فريس خاصة بطبيعة املنطقة وارتفاع Okumura-Hataينتج النموذج فقد املسار يف هوائي احملطة القاعدية وارتفاع احملطة النقالة للحصول على العالقة العامة التالية اليت حيسب منها
:Okumura-Hataمنوذج االنتشار
:حيث
.وقد استعضنا عنه ابلرتدد املركزي للحزمة املشغلة MHZتردد اإلشارة مقدراا بـ -
.mاحملطة القاعدية مقدراا ابلـ هوائي ارتفاع -
.mارتفاع احملطة النقالة مقدراا ابلـ -
.kmاملسافة بني هوائي اإلرسال وهوائي االستقبال مقدرةا ابلـ -
:التصحيح اخلاص ابرتفاع احملطة النقالة ويعطى ابلعالقةهو معامل -
:ابلعالقة ويعطى معامل التصحيح اخلاص بطبيعة املنطقة -
من اجلدير ابلذكر أن ارتفاع كل من احملطتني القاعدية والنقالة مأخوذ ابلنسبةالرتفاع مرجعي هو متوسط ابستبدال فقد املسار يف منوذج االنتشار .51 -الشكل كما يوضح ارتفاعات التضاريس يف املنطقة املدروسة
PL قد املسار األعظمي املسموح به بفMAPL قطر اخللية نصف حنصل على.
Okumura-Hataطريقة حتديد ارتفاع هوائي احملطة القاعدية يف منوذج انتشار -51 -الشكل
77
Okumura-Hataيف منوذج االنتشار صتغريات قطر اخللية مع الرتدد 1.1.5.2-
ونالحظ فيه Okumura-Hataتناقص قطر اخللية ابزدايد تردد احلزمة املشغلة يف منوذج 58 -الشكل يبني . أضعاف قطر اخللية يف بيئات االزدحام األخرى 6إىل 3يضاا أن قطر اخللية يف البيئات الريفية أكرب حبوايل أ
يرتاوح مابني أخفض من قطر اخللية يف املدن النموذجية مبقدار قليل املزدمحةمنحين قطر اخللية يف املدن كما أن 55cm 130وcm 58 -الشكل مبقياس الرسم علىاليظهر هذا الفرق لذلك.
Okumura-Hata فقد املسار األعظمي املسموح به يف منوذجصتغريات قطر اخللية مع 2.1.5.2-
والذي ترتاوح MAPLابزدايد قد املسار األعظمي املسموح به قطر اخللية يزداد نصف أن 59 -الشكل يبني ينخفض منحين نصف قطر اخللية يف املدن الكثيفة عن املنحينو .150dBو 100dB مابني قيمته العملية
مقياس لذلك اليظهر هذا الفرق على 7mو 30cm بنياخلاص ابملدن النموذجية مبقدار طفيف يرتاوح ما .59 -الشكل الرسم يف
Okumura-Hataلية بداللة الرتدد يف منوذج نصف قطر اخل – 58 -الشكل
Okumura-Hataنصف قطر اخللية بداللة فقد املسار األعظمي املسموح به يف منوذج -59 -الشكل
78
Okumura-Hataيف منوذج االنتشار ارصتفاع احملطة القاعديةصتغريات قطر اخللية مع 3.1.5.2-
قطر اخللية ابزدايد ارتفاع هوائي احملطة القاعدية، ويكون هذا التزايد أسرع يف البيئات تزايد 61 -الشكل يبني يزداد 40m إىل 10mالقاعدية من عند زايدة ارتفاع هوائي احملطة: فعلى سبيل املثال.قليلة االزدحام كاألرايف
272.6mيف املدن و 273.1mويف الضواحي 389mويف البيئات الريفية 2389mنصف قطر اخللية مبقدار أخفض من املزدمحةكما أن منحين قطر اخللية مع ارتفاع هوائي احملطة القاعدية يف املدن . يف املدن املزدمحة
. 61 -الشكل ما يفسر انطباقهما يف 130cmو 60cmرتاوح مابني املنحين اخلاص ابملدن مبقدار صغري ي
Okumura-Hataيف منوذج االنتشار صتغريات قطر اخللية مع ارصتفاع احملطة النقالة 4.1.5.2-
احملطة النقالة، ويكون هذا التزايد أسرع يف البيئات قليلة أن قطر اخللية يتزايد ابزدايد ارتفاع 61 -الشكل يبني . االزدحام كاألرايف
Okumura-Hataيف منوذج تغريات نصف قطر اخللية مع ارتفاع هوائي احملطة القاعدية – 61 -الشكل
Okumura-Hataتغريات نصف قطر اخللية مع ارتفاع احملطى النقالة يف منوذج -61 -الشكل
79
COST231-Hataمنوذج االنتشار 2.5.2-
من الرتدداتليشمل Okumura-Hataهو امتداد لنموذج االنتشار COST231االنتشار منوذج1500MHz 2500 إىلMHz. للنموذج COST231 املعرفة يف النموذج األخرى ية نفس جماالت الصالح
Okumura-Hata اخلاصة ابرتفاع هوائي احملطة القاعدية وارتفاع احملطة النقالة واملسافة مابني هوائي اإلرسال .وهوائي االستقبال
هو معامل حيث .Okumura-Hataهي نفسها معامالت التصحيح املذكورة يف منوذج و و :ذ القيم التاليةتصحيح أيخ
حنصل MAPLاملسموح به بفقد املسار األعظمي COST231يف منوذج االنتشار PLوابستبدال فقد املسار .على نصف قطر اخللية
COST231-Hataيف منوذج االنتشار رتددصتغريات قطر اخللية مع ال 1.2.5.2-شارة يف إلاحلامل لرتدد ال ارتفاع معيتناقص COST231يف منوذج ة نصف قطر اخللي أن 61 -الشكل يبني
.بيئات االزدحام املختلفة
COST231-Hataتغريات نصف قطر اخللية مع تردد اإلشارة يف منوذج – 61 -الشكل
81
COST231-Hataيف منوذج صتغريات قطر اخللية مع فقد املسار األعظمي املسموح به 2.2.5.2-من أجل حاالت MAPLفقد املسار األعظمي املسموح به تزايد نصف قطر اخللية بتزايد 63 -الشكل يبني
.خمتلفة لبيئات االزدحام
COST231-Hataيف منوذج االنتشار صتغريات قطر اخللية مع ارصتفاع احملطة القاعدية 3.2.5.2-د ارتفاع احملطة لقاعدية يف بيئات مع ازداي COST231تزايد نصف قطر اخللية يف منوذج 64 -الشكل يبني
.االزدحام املختلفة
COST231-Hataتغريات نصف قطر اخللية مع ارتفاع هوائي احملطة القاعدية يف منوذج -64 -الشكل
COST231-Hataنصف قطر اخللية مع فقد املسار األعظمي املسموح به يف منوذج تغريات -63 -الشكل
81
COST231-Hataيف منوذج االنتشار صتغريات قطر اخللية مع ارصتفاع احملطة النقالة 4.2.5.2-يف بيئات النقالةمع ازدايد ارتفاع احملطة COST231تزايد نصف قطر اخللية يف منوذج 65 -الشكل يبني
.االزدحام املختلفة
:حساابت التغطية 6.2-م فقد املسار األعظمي ابستخدا وللوصلة الصاعدة للوصلة اهلابطة بعد أن حددان قطر اخللية
ليكون قطر اخللية النهائي ومنوذج االنتشار املناسب خنتار MAPLاملسموح به مساحة اخللية ميكننا حساب بعد ذلك. الذي حيقق متطلبات التغطية على الوصلتني الصاعدة واهلابطة
:ابستخدام العالقة ابلشبكة اخلليوية ة املنطقة مساح د عدد اخلالاي الالزمة لتغطيةحندومن مث
: حلساب مساحة اخللية من املهم التقليدي املسدمسيحيث نعترب أن اخلالاي تتبع منوذج الرتصيع : حتديد منوذج الرتصيع.
تستخدم اخلالاي .إذا كانت اخللية أحادية أوثنائية أوثالثية أوسداسيةما وذلك بتحديد :منط اخللية حتديد .[26] اخلالاي متعددة املقاطع لدعم سعة اخلليةلدعم التغطية بينما تستخدم األحادية
.لقاعديةهو عمق اخللية أي املسافة اليت تفصل أبعد نقطة من اخللية عن احملطة ا Rقطر اخللية Omni-Cell األحاديةاخللية مساحة 1.6.2-
COST231-Hataتغريات نصف قطر اخللية مع ارتفاع احملطة النقالة يف منوذج -65 -الشكل
ة األحادية االجتاهاخللي -66 -الشكل
األمواج الراديوية ( تستقبل)هي خلية يتم ختدميها هبوائيات غري موجهة تشع 66 -الشكل يبني . [26]( )مجيع اجتاهات املستوي األفقي ( من)يف
:قطر اخللية األحادية وحتسب مساحتها كمايلي
82
Bi-sector Cellثنائية المساحة اخللية 2.6.2-
Tri-sector Cellثالثية المساحة اخللية 3.6.2-
Six-sector Cellمساحة اخللية السداسية 4.6.2-
اخللية الثنائية -61 -الشكل
اخللية الثالثية -68 -الشكل
مكونة من ثالثة قطاعات يتم ختدمي كل منها اخللية الثالثية هي خلية يف املستوي األفقي مما هبوائيات موجهة ضمن قطاع بزاوية
يبني .يسمح مبضاعفة سعة اخللية ثالث أضعاف اخللية األحاديةوحتسب مساحتها Rنصف قطر اخللية الثالثية 68 -الشكل :كمايلي
اخللية الثنائية هي خلية مكونة من قطاعني يتم ختدمي كل منها يف املستوي األفقي مما هبوائيات موجهة ضمن قطاع بزاوية
نصف قطر 61 -الشكل يبني .يسمح مبضاعفة سعة اخللية مرتني :ليوحتسب مساحتها كماي Rاخللية الثنائية
نصف Hrونصف قطر الدائرة اخلارجية للمسدس، HRحيث .قطر الدائرة الداخلية للمسدس
اخللية السداسية هي خلية مكونة من ستة قطاعات يتم ختدمي كل منها يف املستوي األفقي مما يسمح هبوائيات موجهة ضمن قطاع بزاوية
68 -الشكل يبني .يةمبضاعفة سعة اخللية ستة أضعاف اخللية األحاد :وحتسب مساحتها كمايلي Rنصف قطر اخللية السداسية
اخللية السداسية -69 -الشكل
83
الثالث الفصل
سعةضبط أبعاد اليف شبكات اجليل الرابع ودراسة ضبط أبعاد السعة طريقة يتناول هذا الفصل
يتناول اجلزء ينقسم هذا الفصل إىل ثالث أجزاء،. على السعةالعوامل املؤثرة األول حساابت معدل النقل يف الشبكة اخلليوية، بينما يتضمن اجلزء الثاين
ري فيتضمن حتديد عدد اخلالاي حساابت معدل النقل يف اخللية أما اجلزء األخ .ابالعتماد على حساابت اجلزأين األول والثاين
السعةخطوات ضبط أبعاد 1.3-حساب عدد احملطات القاعدية هتدف إىلضبط أبعاد التغطية هي مرحلة مهمة يف ختطيط الشبكة اخلليوية
حبساب معدل ضبط أبعاد السعة يقةطر تتلخص . الالزمة لتحقيق معدالت النقل املطلوبة من الشبكة اخلليويةالنقل يف الشبكة اخلليوية مث تقسيمه على معدل النقل يف اخللية الواحدة للحصول على عدد اخلالاي الالزمة
.بنفس األسلوبعملية للوصلتني اهلابطة والصاعدة ال هذه تتمو (11 -الشكل ) لتحقيق متطلبات السعة
خطوات ضبط أبعاد السعة -11 -الشكل
Network throughputمعدل النقل يف الشبكة اخلليوية 2.3-
: أياليت يطلبها مجيع املشرتكني يف الشبكة جمموع معدالت النقلمعدل النقل يف الشبكة اخلليوية هو
من الصعب التنبؤ مبعدل النقل الفعلي .iشرتك معدل النقل الذي يطلبه امل حيث
الذي يطلبه املشرتك وبذلك الذي يطلبه كل مشرتك يف كل حلظة لذلك نلجأ إىل حساب معدل النقل الوسطي : الشبكة من العالقةميكننا حساب معدل النقل الوسطي يف
84
ومنوذج االزدحام Service Model جيري حساب معدل النقل الوسطي للمشرتك ابستخدام منوذج اخلدمةTraffic Model جمموع جداءات معدل النقل إجياد قوم هذه احلساابت علىت .ابإلضافة إىل معامالت أخرى
:املشرتك بطلبه هلذه اخلدمة من offered trafficاملقدمة الذي يتطلبه أتمني خدمة معينة بكثافة االزدحام
:عطى ابلعالقةتو عن السعة املرورية لنظام االتصالهو مقدار مستقل كثافة االزدحام املقدمة
فهو معدل مرات طلب أما . iاملدة الفعلية اليت يشغلها تبادل املعطيات على الشبكة لتأدية اخلدمة حيث يهتم منوذج اخلدمة حبساب .من قبل مشرتك واحد يف واحدة الزمن iاخلدمة
. بينما يهتم منوذج االزدحام حبساب للحصول على معدل النقل لتأمني جلسة االتصال ملشرتك واحد Service Model منوذج اخلدمة 1.2.3-
IPحجم املعطيات املتبادلة على الطبقة هتدف إىل حساب جمموعة من املعامالت عبارة عنمنوذج اخلدمة يتناول منوذج . شرتك واحدملجلسة تقدمي اخلدمة أثناء ةاملطلوب
:اخلدمة النقاط التاليةمبينة يف ىل املشرتكني حيث تقدم أنظمة اجليل الرابع عشرة خدمات اخلدمات املقدمة إوتصنيف توصيف -1
:رئيسيني تصنف اخلدمات إىل صنفني. 18اجلدول
قيقيخدمات الزمن احل Real Time :وهذا حيد أتخري ذات أولوية عليا لذلك جيب أتمينها أبقل ، .مما برفع معدل اخلطأ يف هذا الصنف من اخلدمات املسموح هبا من عدد مرات إعادة اإلرسال
األقصى اجلهدخدمات Non Real Time (أوBest effort :) ذات أولوية أدىن حيث ميكن .املعلوماتأتخريها ولكن ال حتتمل ضياع
.كما تصنف اخلدمات حسب تناظر معدل النقل الذي تتطلبه على الوصلتني اهلابطة والصاعدة
UL/DL Symmetry Real Time I
Symmetric Yes VoIP 1 Symmetric Yes Video Phone 2 Asymmetric Yes Video Conference 3 Asymmetric Yes Real Time Gaming 4 Asymmetric No Streaming Media 5 Asymmetric Yes IMS Signaling 6 Asymmetric Yes Web Browsing 7 Asymmetric No File Transfer 8 Symmetric No Email 9 Symmetric No P2P File Sharing 10
اخلدمات اليت تقدمها شبكات اجليل الرابع – 18اجلدول
=
85
الوسطي خالل مدة تدفق الطرود النقلوهو معدل : Bearer Rateعلى احلامل النقل معدل حتديد -1Packet Transmission Time مابني الطبقةIP والطبقةPDCP ( 11 -الشكل).
.IPعلى الطبقة Target BLER حتديد معدل اخلطأ املطلوب -3
:(11 -الشكل ) التالية املدد الزمنيةمنيز بني اجللسة، حيث ءتدفق الطرود أثنامدة حتديد -4
وتنتهي IPتبدأ منذ إنشاء اجللسة على الطبقة و هي مدة اجللسة PPP Session Timeمدة اجللسة .أ . نتهاءهااب وتنتهيتبدأ منذ بدأ املكاملة VoIPإبهناء اجللسة، فعلى سبيل املثال مدة اجللسة يف خدمة
RRCهي املدة اليت متنحها الطبقة التحكمية : RRC Connected Timeمدة االتصال ابملورد الراديوي .ب .PDCPالطرود من الطبقة استقبالأو IPالطرود من الطبقة رسال إلللمستخدم
يها الطرود هي املدة الفعلية اليت تتدفق ف: Packet Transmission Time أثناء اجللسة مدة تدفق الطرود .ج وهي ما يهمنا حلساب معدل النقل املطلوب أثناء جلسة أو ابلعكس PDCPإىل الطبقة IPمن الطبقة
:وحتسب من العالقةتقدمي اخلدمة ملشرتك واحد
:ملشرتك واحد من العالقة iجلسة تقدمي اخلدمة مدة خالل حجم املعطيات املتبادلةحيسب -5
وعلى سبيل .[27]أحد األمثلة على منوذج اخلدمة وفيه يظهر الشكل العام لنموذج اخلدمة 19اجلدول يبني :على الوصلة اهلابطة ملشرتك واحد VoIPيف مدة جلسة تقدمي اخلدمة حجم املعطيات املتبادلةاملثال
أو ابلعكس PDCPإىل الطبقة IPاملدة الفعلية لتدفق الطرود من الطبقة -11 -الشكل
86
DownLink Uplink Service Model
Throughput
per session (kbit)
BLER
PPP
Session Duty ratio
PPP
Session Time (s)
Bearer
rate (kpbs)
Throughput
per service session (kbit)
BLER
PPP
Session Duty ratio
PPP
Session Time (s)
Bearer
rate (kpbs)
869.5 1% 0.4 80 26.9 869.5 1% 0.4 80 26.9 VoIP
4421.3 1% 1 70 62.53 4421.3 1% 1 70 62.53 Video
Phone
113690.9 1% 1 1800 62.53 113690.9 1% 1 1800 62.53 Video Conference
90952.7 1% 0.4 1800 125.06 11367.3 1% 0.2 1800 31.26 Real Time
Gaming
864016.4 1% 0.95 3600 250.11 5683.6 1% 0.05 3600 31.26 Streaming
Media
21.72 1% 0.2 7 15.36 21.68 1% 0.2 7 15.33 IMS
Signaling
22737.3 1% 0.05 1800 250.11 5668.2 1% 0.05 1800 62.35 Web
browsing
454751.5 1% 1 600 750.34 85266.7 1% 1 600 140.69 File
Transfer
11368.8 1% 1 15 750.34 7105.6 1% 1 50 140.69 email
909503.0 1% 1 1200 750.34 303163.6 1% 1 1200 250.11 P2P file
sharing
معامالت منوذج اخلدمة – 19اجلدول Traffic Modelاالزدحام منوذج 2.2.3-
هذا التصرف ينمذج و ك لتحديد التصرف العام للمشرت يهتم منوذج االزدحام ابلتصرف اجلماعي ملشرتكي الشبكة :مبعاملني مها
:، حيث أنTarget BHSAعدد حماوالت إنشاء اجللسة يف ساعة الذروة ملشرتك واحد -1
. ساعة الذروة هي ساعة االزدحام األعظمي يف الشبكة وابلتايل يكون أداء السعة فيها يف أدىن حاالته .أ
وابلتايل ما يهمنا هو. هبا خاص BHSAلكل خدمة حيثهذا املعامل لكل خدمة على حدا حيسب .ب .واحد ملشرتك iعدد حماوالت إنشاء جلسة تقدمي اخلدمة
اليت يقوم هبا مجيع املشرتكني سواء النشطني منهم أو اخلاملني وحيسب أيخذ هذا املعامل بعني االعتبار .ج :من العالقة ابالعتماد على إحصائيات مأخوذة يف عدة أايم
87
iاخلدمة يطلبوناملشرتكني الذين اليت يشكلها نسبة الهو : Traffic Penetration Ratioاخلدمة نفوذية -1من iخلدمة ا احتمال طلبوهو ميثل ، ويقدر على فرتات إحصائية طويلةيف الشبكة املشرتكني جمموع من
سوى شرحية ال هتمقد Real Time Gamingاأللعاب خدمة: فعلى سبيل املثال. قبل أحد املشرتكنيهذه اخلدمة جلميع مْ لذلك الداعي لتخطيط سعة الشبكة حبيث تقدم ( مثالا %20)حمدودة من املشرتكني
مجيع مشرتكي ميكن أن هتم VoIPأن خدمة املكاملات اخلليوية عادةا املشرتكني، من جهة أخرى جندم وعندها يتم ختطيط السعةالشبكة .%100 بنفوذية هذه اخلدمةحبيث تقدم
أربعة أمثلة 31اجلدول ذج االزدحام ابلكثافة السكانية أو ما أمسيناه سابقاا بنمط االزدحام، يبني يتعلق منو .لنماذج االزدحام ملختلف أمناط االزدحام
Rural Suburban Urban Dense Urban
BHSA Traffic
Penetration
Ratio BHSA
Traffic Penetration
Ratio BHSA
Traffic Penetration
Ratio BHSA
Traffic Penetration
Ratio
0.9 50% 1 50% 1.3 100% 1.4 100% VoIP
0.05 5% 0.1 10% 0.16 20% 0.2 20% Video Phone
0.05 5% 0.1 10% 0.15 15% 0.2 20% Video
Conference
0.1 5% 0.1 10% 0.2 20% 0.2 30% Real Time Gaming
0.1 5% 0.1 5% 0.15 15% 0.2 15% Streaming
Media
3 20% 3 25% 4 30% 5 40% IMS Signaling
0.2 30% 0.3 40% 0.4 100% 0.6 100% Web
Browsing
0.2 10% 0.2 20% 0.2 20% 0.3 20% File Transfer
0.1 5% 0.2 10% 0.3 10% 0.4 10% Email
0.1 5% 0.2 20% 0.3 20% 0.2 20% P2P File
sharing
معامالت منوذج االزدحام – 31اجلدول
88
حساابت معدل النقل يف الشبكة اخلليوية 3.2.3-
:على احلاملإىل معدل النقل عدل النقلالقيمة العظمى ملنسبة 1.3.2.3-
على كامل مدة تدفق عن توسيط معدل النقل ينتج Bearer Rate على احلامل الوسطي إن معدل النقلميكن أن يكون أعلى من معدل النقل الوسطي إال أن معدل النقل يف الرشقة الواحدة. الطرود ضمن احلامل
على احلامل، لذلك البد من أخذ هامش هو نسبة معدل النقل األعظمي إىل معدل النقل الوسطي اليت تعطى :ابلعالقة
:القيم النموذجية هلذا اهلامش حسب منط االزدحام يف املنطقة 31اجلدول يبني
Rural Suburban Urban Dense Urban Clutter Type 0% 10% 20% 40% Peak to average
Bearer Rate Ratio ل على احلاملالقيم النموذجية لنسبة القيمة العظمى إىل القيمة الوسطى ملعدل النق -31اجلدول
:معدل النقل الوسطي للمشرتك 2.3.2.3-
ما حيدده وفقالالزمة لتقدمي مجيع اخلدمات يةللمشرتك هو جمموع معدالت النقل الوسط الوسطي معدل نقل، مع األخذ بعني االعتبار نسبة وفقاا للتصرف العام للمشرتك الذي حيدده منوذج االزدحامو منوذج اخلدمة، :ىل القيمة الوسطى ملعدل النقل على احلامل، وحيسب من العالقة التاليةالقيمة العظمى إ
:حيثTPS: Throughput Per session PABR: Peak to Average Bearer rate Ratio BHSA: Busy Hour Session Attempts (for single user) TPR: Traffic Penetration Ratio
على ابالعتماد TPRو BHSA حتددبينما من العالقة PABR و العالقة من TPS حتسب 31اجلدول و 19اجلدول )ابستخدام املعطيات املوجودة يف اجلداول : على سبيل املثال. منوذج االزدحام
الذي حيصل عليه املستخدم على الوصلة IPجند أن معدل النقل على الطبقة والعالقة ( 31اجلدول و .44.8kbpsهو Dense Urbanاهلابطة يف بيئة كثيفة االزدحام
اجليل د املشرتكني يف شبكة اعدتأبخذ العالقة ابستخدام IPمعدل النقل يف الشبكة على الطبقة حيسب يف حال كان املشغل يرغب إبنشاء شبكة اجليل الرابع لتخدمي ثالثة ثال على سبيل امل. الرابع بعني االعتبار
عندئذ يكون معدل IP 44.8kbpsماليني مشرتك وكان معدل النقل الوسطي للمشرتك الواحد على الطبقة .134.4Gbpsهو IPعلى الطبقة النقل يف الشبكة
89
Cell throughputمعدل النقل يف اخللية 3.3-
يطلب من شبكة الوصول الراديوية . ل يف الشبكة متطلبات السعة يف الشبكة اخلليويةيلخص معدل النقEUTRAN الشبكة اخلليوية تعترب شبكة الوصول الراديوية احللقة األضعف يف. أتمني معدل النقل يف الشبكة
ل الراديوية بتأمني تقوم شبكة الوصو . مقارنة مع الشبكة النواة لطبقتها الفيزايئية احملدودة بسبب اإلمكانياتحيث تتحمل كل خلية مسؤولية أتمني جزء من معدل النقل يف . معدل النقل يف الشبكة معتمدة على اخلالاي
.الشبكة، وهو ةالذي ميكن أتمينه ضمن خلية واحد IPمعدل النقل يف اخللية هو معدل النقل األعظمي على الطبقة
نقوم يف البداية حبساب معدل النقل على .تواجدين يف اخلليةيساوي إىل جمموع معدالت النقل للمشرتكني امل .للوصلتني اهلابطة والصاعدة MACالطبقة
MACمعدل النقل على الطبقة 1.3.3- :التالية ةلكل من الوصلتني الصاعدة واهلابطة ابلعالق MACيعطى معدل لنقل على الطبقة
:حيثد اليت حتملها كتليت موارد وأتخذ نفس القيمة للوصلتني اهلابطة هو عدد عناصر املوار .أ
:والصاعدة وتتعلق فقط بنمط البادئة الدوارة كمايلي
سب منط التعديل رتبة التعديل ومعدل ترميز القناة وختتلف حب: و .ب .للوصلة الصاعدة 16اجلدول للوصلة اهلابطة، ومن 11اجلدول والرتميز املطبق، تؤخذ قيمهما من
.(السطر الثاين) 1اجلدول هو عدد كتل املوارد الكلي يف اخللية وهي معطاة يف NRB .ج
:يتعلق بتقنية تعدد اهلوائيات املطبقة وأيخذ القيم التالية: C .د
.هي بتات إضافية اهلدف منها كشف اخلطأ يف كتلة النقل CRC .ه
الطبقة الفيزايئية لكل من على Control Overheadالعبء التحكمي تنتناول يف الفقرتني التاليتني حسااب .وصلتني اهلابطة والصاعدةال
91
:التحكمي على الوصلة اهلابطة عبءلا 2.3.3-
إلجناح الالزمةلنقل اإلشارات واألوامر التحكمية املستخدمة REsاملوارد عناصرنسبة التحكمي هو عبء الينتج العبء التحكمي عن اإلشارات املرجعية .اليت تستخدمها اخلليةاملوارد الكلية عناصراالتصال إىل عدد
:تقسم القنوات الفيزايئية إىل ثالثة أنواع. وقنوات التحكم الفيزايئية وإشارات التزامن وقنوات البث ومها قناتني : نقل املعطياتقنواتPDSCH وPMCH القناة ،PDSCH هي القناة اليت يتم نقل
. Multicastingبث خاصة خبدمات ال PMCHوالقناة . املعطيات
قناة البث الفيزايئيةPBCH
وهي القنوات الفيزايئية وتشمل بقية: قنوات التحكمPCFICH وPHICH وPDCCH.
Reference Signals Overhead يف الوصلة اهلابطة عبء اإلشارات املرجعية 1.2.3.3-يتعلق عدد الرموز املرجعية املرسلة وموقعها ضمن كتلة املوارد بعدد هوائيات اإلرسال املستخدمة ونوع البادئة
:العالقة التاليةاليت حسبناها من عبء اإلشارات املرجعية قيم 31اجلدول يبني . الدوارة
ECP (72 RE per RB) NCP (84 RE per RB) RS REs per RB RS Overhead 4/72 = 5.56% 4/84 = 4.76% 4 1TX 8/72 = 11.11% 8/84 = 9.52% 8 2TX 12/72 = 16.67% 12/84 = 14.29% 12 4TX
العبء التحكمي الناتج عن اإلشارات املرجعية يف الوصلة اهلابطة -31اجلدول
Synchroniعبء إشارات التزامن 2.2.3.3- zation Signals Overhead
ي حتيط ابلرتدد املركزي للحزمة الرتددية املستخدمة خالل مدة الرمزين حامل فرع 72تشغل إشارات التزامن وابلتايل . كل إطار الراديويواحلصة الزمنية احلادية عشر يف األخري وما قبل األخري من احلصة الزمنية األوىل
اليت قمنا عبء إشارات التزامن قيم 33اجلدول يبني . من كل إطار راديوي 72RE×4تشغل إشارات التزامن :من العالقةحبسساهبا
20MHz 15MHz 10MHz 5MHz 3MHz 1.4MHz SS overhead
0.09% 0.11% 0.17% 0.34% 0.57% 1.43% Normal CP 0.1% 0.13% 0.2% 0.4% 0.67% 1.67% Extended CP
العبء التحكمي النتاج عن إشارات التزامن يف الوصلة اهلابطة -33اجلدول
91
PBCHقناة البث الفيزايئية عبء 3.2.3.3- يتم نقلها خالل الرموز األربعة األوىل من احلصة 10msخالل مدة اإلطار الراديوي 264REتشغل هذه القناة
خالل مدة الرموز 72SCخالل مدة الرمز األول و 48SCتشغل حيث . نية الثانية يف كل إطار راديويالزم :ابستخدام العالقة PBCHالقناة عبء حبساب 34اجلدول قمنا يف وبناءا على ذلكالثاين والثالث والرابع
20MHz 15MHz 10MHz 5MHz 3MHz 1.4MHz PBCH overhead
0.16% 0.21% 0.31% 0.63% 1.05% 2.62% Normal CP 0.18% 0.24% 0.37% 0.73% 1.22% 3.06% Extended CP
PBCHالناتج عن القناة العبء التحكمي -34اجلدول
PDCCHو PCFICHو PHICHعبء قنوات التحكم الفيزايئية 4.2.3.3-
املرسل على الوصلة للطرد اهلجينة اخلاصة إبعادة اإلرسال ACK/NACKرسائل حتمل PHICHالقناة اليت REsوعدد عناصر املوارد PDCCH الرئيسية حتمل صيغة قناة التحكم PCFICHوالقناة . الصاعدة
هي قناة التحكم الرئيسية وحتمل معلومات PDCCHوالقناة . PDCCHالرموز التحكمية يف القناة حتملالتحكم للوصلة اهلابطة والصاعدة وال سيما رسائل ختصيص املوارد على الوصلتني اهلابطة والصاعدة للقناتني
PDSCH وPUSCH والتحكم ابالستطاعة للوصلة الصاعدة. خالل مدة الرمز أو الرمزين أو 12SCخيصص هلذه القنوات متجاورتني ابلزمن 2RB واردكتليت م من أجل كل
(. لنقل الرموز املرجعية املخصصةماعدا احلوامل الفرعية )من كتلة املوارد األوىل كحد أقصى الثالثة األوىلالرموز خالل الرموز الثالثة األوىل 12SC ألخذ احلالة األسوأ بعني االعتبار نعترب أن قنوات التحكم الفيزايئية تشغل
:عبء قنوات التحكم الفيزايئية من العالقة حبساب 35اجلدول قمنا يف من كتلة املوارد األوىل وابلتايل
املوارد ز الثالثة األوىل من كتلة و عناصر املوارد املخصصة لإلشارات املرجعية املرسلة خالل الرمعدد m حيث :التالية وأتخذ القيم
ECP NCP Control Pysical Channel Overhead 23.61% 20.24% 1Tx 22.22% 19.05% 2Tx 19.44% 16.67% 4Tx
التحكمي الناتج عن قنوات التحكم الفيزايئية يف الوصلة اهلابطةالعبء -35اجلدول
92
العبء التحكمي على الوصلة الااعدة 3.3.3-
قناة الوصول العشوائي الفيزايئية ينجم العبء التحكمي على الوصلة الصاعدة عن اإلشارات املرجعية و PRACH وقناة التحكم على الوصلة الصاعدةPUCCH.
PUCCH Overheadالتحكم على الوصلة الااعدة عبء قناة 1.3.3.3-اخلاصة إبعادة اإلرسال اهلجينة، كما يتم عربها إرسال املؤشرات ACK/NACKحتمل هذه القناة رسائل
حصة زمنيةكتلة موارد واحدة أو أكثر خالل كل PUCCHخيصص لقناة التحكم .PMIو CQIالراجعة ابستخدام PUCCHقمنا حبساب عبء القناة حيث 36اجلدول حسب عرض حزمة القناة كما هو مبني يف
:العالقة
20 15 10 5 3 1.4 Channel BW (MHz)
100 75 50 25 15 6 Total System RBs
8 6 4 2 2 1 PUCCH Occupied RBs
8.0% 8.0% 8.0% 8.0% 13.3% 16.7% PUCCH Overhead
PUCCHالعبء التحكمي الناتج عن القناة -36اجلدول
عبء اإلشارات املرجعية على الوصلة الااعدة 2.3.3.3- 12SCتشغل اإلشارات املرجعية . تستخدم اإلشارات املرجعية على الوصلة الصاعدة لسرب القناة وفك التعديل
وبناءا على ذلك قمنا يف ، PUSCHمدة الرمز الرابع من كل كتلة موارد تشغلها قناة نقل املعطيات خالل :بعد استنتاج العالقة التاليةحبساب عبء اإلشارات املرجعية 31اجلدول
20 15 10 5 3 1.4 Channel BW (MHz)
13.1% 13.1% 13.1% 13.1% 12.4% 11.9% NCP RS
Overhead 15.3% 15.3% 15.3% 15.3% 14.5% 13.9% ECP
العبء التحكمي الناتج عن اإلشارات املرجعية على الوصلة الصاعدة -31اجلدول
93
:PRACH Overheadعبء قناة الوصول العشوائي 3.3.3.3-حبساب عبء 38اجلدول قمنا يف وبناءا على ذلكتشغل هذه القناة ست كتل موارد يف كل إطار راديوي
: هذه القناة ابستخدام العالقة
20 15 10 5 3 1.4 Channel BW (MHz)
100 75 50 25 15 6 RBs Per Time Slot 0.3% 0.4% 0.6% 1.2% 2% 5% PRACH Overhead
PRACHالتحكمي الناتج عن القناة العبء -38اجلدول
MACعلى الطبقة معدل النقل الوسطي للخلية 4.3.3-. من أجل منط تعديل وترميز قناة حمدد MACقمنا يف الفقرة السابقة حبساب معدل النقل على الطبقة
نسبة اإلشارة حيث يتم استخدام كل منط ابحتمال يعتمد على لتعديل وترميز القناة تستخدم اخللية عدة أمناط لابالبتعاد عن احملطة القاعدية لذلك يتم تغطية املناطق القريبة SINRتتناقص النسبة . والضجيج إىل التداخل
بتغيري منط . من احملطة القاعدية أبمناط تعديل وترميز ذات رتبة أعلى من تلك اليت تغطى هبا املناطق احمليطيةيعتمد معدل النقل على وابلتايل. وفقاا للعالقة MACطبقة التعديل والرتميز يتغري معدل النقل على ال
على توزع نسبة اإلشارة إىل التداخل والضجيج ضمن اخللية الذي ينتج عن مرحلة حماكاة النظام MACالطبقة (System Level Simulation) . ابالعتماد على هذا التوزع جيري حساب احتمال انتماء النسبةSINR إىل
خمتلف عن اثبت منط تعديل وترميز SINRيستخدم على كل جمال من جماالت النسبة . من القيمعني مجمال . 39اجلدول بقية اجملاالت كما يوضح
MAC Layer Throughput for MCSx MCSx SINR Probability SINR Range Troughput1 MCS0 a% [a1 , a2] Troughput2 MCS1 b% [a2 , a3] Troughput3
.
.
.
MCS2 . . .
c% . . .
[a3 , a4] . . .
لكل منط تعديل وترميز MACمعدالت النقل على الطبقة احتماالت و حتديد -39اجلدول معدل النقل حساب و ( 39اجلدول ابألسلوب املبني يف ) املختلفة بعد حتديد احتماالت أمناط التعديل والرتميز
من MACنستطيع حساب معدل النقل الوسطي للخلية على الطبقة ( من العالقة )لكل منها :العالقة
94
IPمعدل النقل الوسطي للخلية على الطبقة 5.3.3-
النقل يف الشبكة إال أن معدل ، MACيف اخللية على الطبقة معدل النقل الوسطي تعطي العالقة ملقارنة معدل النقل يف اخللية مع معدل النقل يف الشبكة اخلليوية . IPعلى الطبقة احملسوب من العالقة
لذلك جيب حتويل معدل النقل الوسطي للخلية من الطبقة . جيب أن يكون كل منهما على نفس الطبقةMAC إىل الطبقةIP .
، (11 -الشكل ) PDCPو RLCعرب الطبقتني IPإىل الطبقة MACلطبقة متر املعطيات عند انتقاهلا من ابينما يتم ، RLCوجتزئتها إىل عدة إطارات MACالطبقة فك تغليف اإلطار الوارد من يتم RLCيف الطبقة
فك تغليف اإلطار IPوأخرياا يتم يف الطبقة ، RLC من الطبقة الوارد فك تغليف اإلطار PDCP الطبقة يفأكرب من جمموع اإلطارات الناجتة عن MACوابلتايل فإن حجم اإلطار يف الطبقة .PDCPالوارد من الطبقة
.IPتفكيكه يف الطبقة
IPإىل الطبقة MACاملراحل اليت متر هبا املعطيات أثناء عبورها من الطبقة -11 -الشكل
:نتبع اخلطوات التالية MACانطالقاا من معدل النقل على الطبقة IPالنقل على الطبقة حلساب معدل
.MAC,RLC,PDCP,IPمن الطبقات إلطار يف كل الوسطي لجم احلحتديد -1
وهي النسبة بني حجم اإلطار يف الطبقة RLCإىل الطبقة MACحنسب نسبة التحويل من الطبقة -1MAC اجتة عن تفكيكه يف الطبقة إىل جمموع أحجام اإلطارات النRLC.
إىل الطبقة PDCPونسبة التحويل من الطبقة PDCPإىل الطبقة RLCحنسب نسبة التحويل من الطبقة -3IP 1بنفس الطريقة املتبعة يف اخلطوة.
حبساب جداءات نسب التحويل احملسوبة يف IPإىل الطبقة MACحنسب نسبة التحويل من الطبقة -4 :أي 3و 2اخلطوتني
95
:ابستخدام العالقة IPحيسب معدل النقل الوسطي للخلية على الطبقة -5
حساابت السعة 4.3- :الالزمة لتحقيق متطلبات السعة يف الشبكة اخلليوية ابلعالقة القطاعاتحيسب عدد
: عدد اخلالاي الالزمة لتحقيق متطلبات السعة هو فيكون
:ه الشبكة اخلليوية من العالقةمث حندد عدد اخلالاي النهائي الذي تتطلب
96
الرابع الفصل
العملي التنفيذبتنجيزها حلساب عدد يتناول هذا الفصل عرضاا ألداة التخطيط اليت قمنا
احملطات القاعدية الالزمة لتحقيق متطلبات التغطية والسعة ضمن قيود وإمكانيات حمددة خيتارها مستخدم األداة
#Cدراسة اليت أجريناها على ختطيط التغطية والسعة يف الفصلني الثاين والثالث، قمنا بتوظيف بيئة بناءا على الالربجمية لتنجيز أداة ختطيط اخلالاي يف اجليل الرابع، تتضمن األداة مجيع املعامالت والقيود واخليارات املؤثرة على
تقوم األداة يف هناية التنفيذ حبساب عدد . والثالثختطيط التغطية والسعة اليت قدمنا هلا يف الفصلني الثاين .تعرض الفقرات التالية أجزاء هذه األداة. احملطات القاعدية الالزمة لتحقيق متطلبات الشبكة اخلليوية
ختطيط التغطية 1.4- معامالت النظام 1.1.4-
97
معامالت احملطة النقالة 2.1.4-
احملطة القاعديةمعامالت 3.1.4-
98
معامالت أخرى 4.1.4-
ابرامرتات منوذج االنتشار 5.1.4-
99
ختطيط التغطية 2.4- منوذج اخلدمة 1.2.4-
منوذج االزدحام 2.2.4-
111
الشبكة معدل النقل يف 3.2.4-
معدل النقل يف اخللية 4.2.4-
111
النتيجة النهائية 3.4-
112
اخلامتة
قمنا يف هذا املشروع بدراسة العوامل املؤثرة على عدد احملطات القاعدية الالزمة لتحقيق متطلبات التغطية تقوم حبساب عدد #Cعة يف شبكات اجليل الرابع، مث استثمران هذه الدراسة لتنجيز أداة برجمية بلغة والس
صممت األداة بناءا على دراسات وحتليالت . احملطات القاعدية ومساحة اخللية وعدد املشرتكني يف اخللية .صحيحة ومتبناة يف املراجع النظرية والبحثية والتقنية
الت يف احلصول على قيم دقيقة لبعض املعامالت، مثل جداول نسبة اإلشارة إىل التداخل واجهتنا بعض املشك، وهذا ما دعاان للجوء إىل إجراء استيفاء خطي والضجيج املطلوبة يف طرف االستقبال وربح اجلدولة الرتددية
نا صعوبة التحقق العملي كما واجهت. حلساب القيم الغري موجودة يف اجلداول اعتماداا على القيم املوجودة فيهمن صحة النتائج، حيث أن الكلفة املرتفعة الختبار النتائج وعدم توفر أبراج اجليل الرابع لدى املشغلني احملليني
.ابإلضافة إىل الزمن احملدود لتنفيذ هذا املشروع حالت دون التمكن من التحقق العملي من صحة النتائج
قول أبن هذا املشروع يشكل خطوة يف منتصف طريق تفصل بني جمموعتني من ويف هناية املطاف اليسعنا إال التشمل اجملموعة األوىل من اآلفاق املستقبلية كل ما يتعلق مبرحلة ما قبل التخطيط حيث . اآلفاق املستقبلية
ل نسبة نطمح يف املستقبل إىل إجراء عمليات احملاكاة الالزمة لتحديد بعض مدخالت ميزانية الوصلة مثل جداو وكذلك إجراء عمليات احملاكاة . اإلشارة إىل التداخل والضجيج وربح اجلدولة وربح إعادة اإلرسال اهلجينة
أن يتحسن أداء أداة التخطيط الناجتة عن كما ميكن . الالزمة لتحديد معامالت منوذج اخلدمة ومنوذج االزدحاميث يصبح صاحلاا للمنطقة احمللية وتتطلب هذه هذا املشروع إبضافة معامل تصحيح على منوذج االنتشار حب
كما ميكن أن يتحسن أدا هذه األداة . اعملية إجراء جمموعة من القياسات لفقد املسار يف املنطقة املدروسةإبجراء احملاكاة اليت حتدد توزع نسبة اإلشارة إىل التداخل والضجيج ضمن اخللية مما يفيد بتحديد االحتمال
.التعديل والرتميز مما حيسن دقة حساب معدل النقل يف اخللية لكل منط من أمناط
أما اجملموعة الثانية من اآلفاق املستقبلية فتشتمل على التحسينات املتعلقة مبرحلة التخطيط التفصيلي، وهي خلاصةكل منها خصائصه ومعامالته امرحلة الحقة هلذا املشروع يتم فيها جتزئة احليز اجلغرايف إىل عدة كياانت ل
. تخطيط لكل كيان بشكل منفصل وأبسوب مشابه ألسلوب التخطيط يف هذا املشروعالليتم إجراء عملية
وأخرياا، أنمل أن يكون هذا املشروع نقطة بداية ألعمال حبثية رديفة، وأن يلقى رواجاا يف األوساط العملية ليتم . در يف املوارد قبل وبعد التأسيستركيب الشبكات اخلليوية على أسس علمية متينة مما يقلل اهل
113
املالحق
114
امللحق أ
صتعاريف وماطلحات اخللية هي املساحة اجلغرافية اليت ميكن تغطيتها ابألمواج الراديوية ابستخدام حمطة قاعدية واحدة، ومتثل
.[26]لقاعدية يف مركزه نظرايا بشكل سداسي منتظم تقع احملطة ا
الشبكة اخلليوية تغطية coverage :م ضمنها اخلدمات من قبل النظام قدم اليت ت هي املساحة اجلغرافية .[23]اخلليوي ابملستوى املطلوب منه
الوصلة اهلابطةdownlink : االجتاه متر عربها اإلشارات من أحد نقاط شبكة وصلة راديوية وحيدة .[23]إىل أحد أجهزة املستخدمني EUTRANالوصول
احلاملBearer :[23] هو مسار نقل املعلومات ذو سعة وأتخري ومعدل خطأ حمدد .
نظام حزم البياانت املطورEPS : تطوير نظام حزم البياانت املستخدم يف أنظمة هوUMTS ويشملوشبكة الوصول EPCويتكون من الشبكة القلب . هذا التطوير معدالت نقل أعلى وأتخري أقل
EUTRAN [23].
حزمة البياانتPacket :يتم جتميعها ضمن هو كتلة من املعطياتPDUs رقم ب اكل منه يتم متييز، ويسمى الربوتوكول OSIمن طبقات النموذج ( IP Network Layer)تسلسلي يف الطبقة الثالثة
. PDP [23]املستخدم ضمن هذه الطبقة بـ
هو منط من اخلدمات يتم فيه إرسال املعطيات إىل مجيع املشرتكني : التخدمي من نقطة إىل عدة نقاط .[23] مة أو جمموعة من املشرتكني حمددة مسبقاا ابخلد
طرف واحد من أطراف هو منط من اخلدمات يتم فيه إرسال املعطيات من : التخدمي من نقطة إىل نقطة .[23] اشبكة إىل طرف واحد
اجللسةSession :ن منظور طبقة الـ هي مدة حياة الوصلة مIPفرتة مابني إنشاء وإهناء ، وابلتايل هي ال، يوجد أنواع خمتلفة للجلسات حسب اخلدمة املطلوبة يف كل Network Layerالوصلة على الطبقة
. [23]منها
فقي ويعرب عنها بداللة ربح هو الربح األعظمي هلوائي االستقبال يف املستوي األ: ربح هوائي االستقبال .[23] (dBi) اهلوائي املشع اآليزوترويب
115
جودة اخلدمةQoS : املفتاحية البارامرتاتجمموعة من هي KPIs الشبكة اخلليوية عند تؤثر على أداءاليت، [23] خدم اجتاه هذه اخلدمةاليت يبديها املستوتنعكس من خالل درجة الرضا معينة دمةخ تقدميها
:هي املفتاحية إىل أربعة أصناف البارامرتاتتصنف هذه
a) لى اخلدمة احلصول ع إمكانيةaccessibility : االستجابة وهي قدرة النظام اخلليوي علىعن مدى املفهوميعرب هذا حيث. إىل طلب اخلدمة وعدم رفضه بسبب انشغالية الشبكة
البارامرتات أهم من. املشرتكني هبامتناول مجيع سهولة احلصول على اخلدمة وكوهنا يف :املفتاحية اليت تعرب عن إمكانية احلصول على اخلدمة
:ات الثالثةابلبارامرت LTEويعرب عنه يف GoSطلب اخلدمة رفض حتمال ا -
I. ةالراديوي الوصلة طلبمعدل جناح (RRC Success Rate)
II. الراديويةل جناح إنشاء الوصلة معد (Success Rate ERAB)
III. معدل جناح إنشاء الوصلةS1 مع الشبكة النواة(S1 Success Rate)
.BHSAلسة يف ساعة الذروة اجلمتوسط عدد حماوالت طلب -
.Traffic Penetrationالنسبة املئوية لعدد املشرتكني الذين يطلبون اخلدمة -
b) اخلدمة يةاستمرارRetainability : تقدمي قدرة النظام اخلليوي على االستمرار يفوهيطويلة معدل انقطاع اجللسةبارامرت ل، يعرب عن استمرارية اخلدمة ابفور احلصول عليها اخلدمة .Session Time [28]ومدة اجللسة ( Session Abnormal Release Rate)املدة
c) سالمة اخلدمةIntegrity: خايل بشكل سليم وهي قدرة النظام اخلليوي على تقدمي اخلدمةأهم البارامرتات املفتاحية احملددة لسالمة اخلدمة على من العيوب فور احلصول عليها،
:الوصلتني الصاعدة واهلابطة
I. نقل المعدل
II. تأخريال
III. طأاخلمعدل Packet Loss
d) تنقلية اخلدمةMobility : اخلدمة احلفاظ على سالمة اخلليوي علىوهي قدرة النظام وتتمثل تنقلية اخلدمة أبداء مجيع أنواع . تلقيه للخدمةمن تنقل املشرتك أثناء املقدمة ابلرغم
:ويعرب عنها ابلبارامرتين التاليني Handoverالتسليم
I. معدل جناح التسليمHandover Success Rate
II. أتخري التسليمHandover delay
III. لتسليم البيين معدل جناح اInter Radio Access Technology وهو تسليمإىل شبكة EUTRANمن شبكة الوصول الراديوية للجيل الرابع LTEمشرتك
.GERAN [28]أو شبكة اجليل الثاين UTRANاجليل الثالث
116
حساسية املستقبلReciever Sensetivity :بغي أن تتجاوزها استطاعة اإلشارة هي العتبة اليت ين .[23] املطلوبة إلمتام عملية االستقبال SINRعند وصوهلا إىل طرف االستقبال حبيث حتقق النسبة
منوذج اخلدمةService Model : هو توصيف عام للخدمات اليت يقدمها النظام من خالل جمموعة . QoS KPIs [23]جلودة اخلدمة من اخلصائص املفتاحية
معدل النقل املفيدThroughput : عدد بتات املعطيات اليت هو معامل يصف سرعة اخلدمة، وهو .[23]رساهلا واستقباهلا بنجاح ابجتاه واحد بني نقطتني حمددتني خالل واحدة الزمن يتم إ
كتلة النقلTransport Block : هي الواحدة األساسية للمعطيات املتبادلة بني الطبقة الفيزايئيةL1 .MAC PDU [23]أي هي يف طرف الستقبال MACوطبقة الـ يف طرف اإلرسال
الفاصل الزمين لإلرسالTTI :قة هو الزمن الالزم لعبور كتلة النقل من الطبMAC والطبقة الفيزايئيةL1 سال، أو الزمن الالزم لعبور كتلة النقل من الطبقة الفيزايئية وطبقة الـ يف طرف اإلرMAC يف
.[23]طرف االستقبال
وعالقته بسرعة اجلهاز النقال PMIاملؤشر
يق تنوع بالنقالة إىل احملطة القاعدية، يستخدم عند تط أوضحنا يف التقرير أن املؤشر هو مؤشر راجع من احملطة S2و S1يف حال وصول اإلشارتني 2Tx-1Rxاإلرسال ذو احللقة املغلقة، فمثالا يف حالة تنوع اإلرسال
على توافق ابلصفحة يرسل طرف االستقبال إىل املرسل املؤشر 1Rxاملرسلتني من هوائيي اإلرسال إىل املستقبل PMI=1 ة على أن اإلشارات املرسلة تصل على توافق والداعي ألخذ تدابري تصحيح الفرق الطوري يف للدالل
على تعاكس ابصفحة يرسل طرف االستقبال املؤشر S2و S1أما يف حال وصول اإلشارتني . طرف اإلرساللتصحيح الفرق الطوري حبيث تصل و إىل طرف االستقبال الذي يقوم إبرسال
.ات على توافق ابلصفحة لدى طرف االستقبالاإلشار يدل على مقدار PMIبسرعة املستخدم، أتيت هذه العالقة من كون املؤشر PMIيتعلق املؤشر الراجع
املرسلة بتعدد اإلرسال الواجب تطبيقه يف طرف اإلرسال، هذا الفرق اإلشاراتالتصحيح يف الفرق الطوري بني ، حالة j االستقبال هوائيإىل i اإلرسال هوائيلكل إشارة مرسلة من دد املساراتالطوري يتعلق حبالة القناة تع
حيث والذي يتناسب عكساا مع Coherent Timeقناة تعدد املسارات هذه تتغري بتغري زمن التماسك :هو تردد دوبلر وهو يتعلق مباشرة بسرعة اجلهاز النقال وفق العالقة
سرعة احملطة النقالة و سرعة اإلشارة وهي سرعة انتشار الضوء و تردد دوبلر و الرتدد احلامل fحيث .سرعة احملطة القاعدية وهي معدومة
117
املراجع
[1] Ericsson, "ericsson-mobility-report-february-2014-interim," Stockholm, Sweden, 2014.
[2] C. Cox, An Introduction To LTE, LTE-Advanced, SAE and 4G Mobile Communications, United Kingdom: WILEY, 2012.
[3] M. Farid, "LTE Cell Planning Tool," Ain Shams University, Cairo, 2012.
[4] Lingyang Song , Jia Shen, Evolved Cellular Network Planning and Optimization for UMTS and LTE, USA, 2011.
[5] 3GPP, 3GPP TS 36.300 V8.3.0, France: 3GPP, 2007.
[6] Arun Gangwar, Manushree Bhardwaj, "An Overview: Peak to Average Power Ratio in OFDM system and its Effect," International Journal of Communication and Computer Technologies, vol. 01, no. PAPR, pp. 22-25, 2012.
[7] F. Khan, LTE for 4G Mobile Broadband, New York, USA: Cambridge University Press, 2009.
[8] Motorola, LTE RF PLANNING Guide V1.2, Motorola, 2011.
[9] W. Tao, LTE Radio Access Network Planning Guide, China: Huawei, 2011.
[10] Y. Zaki, "Future Mobile Communications: LTE Optimization and Mobile Network Virtualization," University of Bremen, Germany, 2012.
[11] Saeed Moradi, Roya Doostnejad and Glenn Gulak, Downlink Beamforming for FDD Systems with Precoding and Beam Steering, Toronto, Ontario, Canada: University of Toronto, 2011.
[12] L. Zhang, "Network Capacity, Coverage Estimation and Frequency Planning of 3GPP Long Term Evolution," Linköping University, Sweden, 2010.
[13] A. B. Syed, Dimensioning of LTE Network Description of Models and Tool, Coverage and Capacity Estimation of 3GPP LTE Radio Interface, Finland: HELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, 2009.
[14] 3GPP, "TS 36.101 V9.3.0," 3GPP, FRANCE, 2010.
[15] C. A. Balanis, Modern Antenna Handbook, Canada: John Wiley & Sons, 2008.
[16] L. Cable, "LS RF Feeder System," LG, Korea, 2007.
[17] S. R.SAUNDERS, ANTENNAS AND PROPAGATION FOR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS, England: John Wiley & Sons Ltd, 2007.
[18] 3GPP, "TS 136 213 V9.3.0," 3GPP, France, 2010.
[19] M. M. Riikka Susitaival, LTE coverage improvement by TTI bundling, Finland and Germany: IEEE, 2009.
[20] R. R. Amitabha Ghosh, Essentials of LTE and LTE-A, UK, Cambridge : Cambridge University Press, 2011.
[21] S. C. A. K. S. X. S. L. Suk-Bok Lee, Downlink MIMO with Frequency-Domain Packet Scheduling for 3GPP LTE, Camas: Sharp Laboratories of America, 2010.
[22] I. P. A. M. S. X. S. L. Suk-Bok Lee, Proportional Fair Frequency-Domain Packet Scheduling for 3GPP LTE Uplink, Shanghai, China: Huawei Technologies, 2010.
[23] 3GPP, "3GPP TR 21.905 V10.2.0, Vocabulary for 3GPP Specifications," 3GPP, Valbonne - FRANCE, 2010.
[24] 3GPP, ETSI TS 136 101 V8.6.0, France, 2009.
[25] 3GPP, "TR 136 931 V9.0.0," ETSI, France, 2011.
[26] Ericsson, GSM System Survey, Ericsson Radio Systems, 1998.
[27] Zhu Dianrong and Zhang Shenggyang, LTE Radio Network Capacity Dimensioning, China: Huawie Course OEP100320, 2013.
[28] Transparent network performance verification forLTE rollouts, Ericsson, 2012.
Questions: [email protected]