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国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

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工作频率对LTE和LTE-Advanced系统的性能

帕瑞克豪快活1,阿苏2
  1. Asstt博士学者Mewar大学。教授,ECE称,一代诗人Vidyapeetha€™工程学院,印度德里
  2. ECE部门负责人巴拉蒂Vidyapeetha€™工程学院,印度德里
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文摘

大量的从450 MHz频段3.6 GHz可供部署LTE和LTEAdvanced网络。但随着工作频率增加路径损耗增加反过来影响一个基站的覆盖范围。相应的基站数量的增加导致的成本增加部署。可用频谱的高频范围不是问题,但都有自己的优点和缺点。本文论述了影响部署网络在高频率和部署在低频率。维也纳的LTE系统级模拟器被用来研究路径损耗的变化改变操作频率为0.8 GHz 2 GHz。

关键字
长期演进、操作频率,路径损耗,农村和子城市环境,长期演进——先进。

介绍
长期演进(LTE)是一个革命性的一步获得更高的数据速率比提供的3 g蜂窝系统。数据传输速率高达500 mbps的上行和下行1 Gbps被3 gpp组织目标。支持这样的速度,在2009年末,ITU收到提议考虑LTE-Advanced作为候选人4 g系统在移动通信世界。2011年3月,3 gpp标准LTE-Advanced[1]作为一个进步的LTE技术。各种研究建议,像传送CoMP, SU-MIMO和多样性米姆,载波聚合、混合OFDMA上行SCFDMA,印度工业信贷投资银行等已经工作在研究阶段[2]。在3 gpp技术报告的要求[3],主要集中在LTE先进系统的兼容性与现有的LTE网络。这项研究由3 gpp[4]中讨论。
网络覆盖是一个很重要的问题在移动蜂窝通信服务提供者。蜂窝系统的部署考虑各种通信信道的传播特性。有一个巨大的多样性在细胞环境中。这些研究以下城市,农村和郊区、森林、海洋等。合适的无线传播模型描述信号从发射机到接收机旅行的行为已经讨论了很长一段时间在研究论文第5 - 11 []。众所周知的标准成本模型是231哈塔,成本231 - walfisch Ikegami Hata-Okumura,李模型等。由于旅行发生的损失从发射机到接收机的信号称为pathloss的帮助下测量这些传播路径损耗模型。
3 gpp的文档的一个版本发布10[12],州操作进阶系统的乐队。州,EUTRA系统运行的频率扩展从699兆赫到3.8 GHz UL和729 MHz 3.8 GHz DL考虑FDD和TDD双工模式。

较全面的工作
使用LTE的特点在多个频段的频谱已经探索过了一段时间。研究已经进行了评估系统的性能在不同的频段。在[13]彻底的比较系统性能在800 MHz乐队已经取得了1800 MHz频带和UMTS 900 MHz频带,考虑的一些主要测量参数,比如参考信号接收功率(RSRP),参考信号接收质量(RSRQ),信号干涉噪声比(SINR)和吞吐量。它强调这一事实提供两倍的800 MHz频带覆盖比1800 MHz频带的基站数量较少。LTE的吞吐量800多UMTS900但退化到细胞边缘。本文通过中兴通讯[14]讨论了固有特性700 MHz频带的LTE技术。它揭示了事实,使用一个700 MHz频带(在各种场景中)提供的覆盖一个站点提供的7 - 8倍,2.6 GHz乐队,从而要求很少的网站运行速度为700 MHz的频率。但有更多数量的网站运营的成本在更高频率补偿,增加与如此高频率操作网络的能力。因此运营商建立他们的网络在更高的频率为1.7 GHz, 1.9 GHz和2.5 GHz将有更高的能力比那些使用700 MHz频带。

传播损耗
自由空间路径损耗方程给出了远场情况下,
图像(1)
FSPL是自由空间路径损耗,d是米的发射机与接收机之间的距离,λ是米,信号波长f是赫兹的信号频率和c是光速在真空米每秒。以上方程表明,无线电波的传播损耗频率依赖与频率增加。更高的频段往往有更高的传播损失。这些损失是由于很多影响,比如freespace丧失、折射、绕射、反射、aperture-medium,耦合损耗、吸收。路径损耗也受到地形轮廓的影响,环境(城市或农村,植被和树叶),传播介质(干燥或潮湿的空气)。传播损耗计算使用不同的路径损耗模型描述的依赖传播损耗之间的距离' d '接收机和发射机和操作频率。讨论三种模型:实证模型,semi-deterministic模型和确定性模型已经完成在[15]。低频信号往往有较少的传播损失相比,高频信号。第四部分包括一个详细的分析也支持。

仿真和结果
LTE系统级仿真器[16]已被用于确定增加配置频率的影响总体性能的系统在农村和城市环境。系统参数表1规定。六角网格的系统布局由eNodeBs 3部门/ eNodeB和随机放置用户设备(UE)。
图像
图1显示了路径损耗的变化频率与距离不同的配置在城市环境。这里由于密集分布的用户设备理想的国米eNodeB距离应该是500米。从这个数字,在同一距离500米的宏观路径损耗随频率的增加配置。
图像
路径损耗发生在不同的频率已经列在表2。它表明更高频率更倾向于体验路径损耗与频率较低。网络运行速度为800 MHz会减少路径损耗比使用2 GHz的一个乐队。使用800 MHz频段GSM系统往往会表现出pathloss低于LTE系统使用2 GHz和更高的频段。因此,对于网络部署在更高频率的国米eNodeB距离城市环境应该是500米,确保通道质量好,用户期望的服务质量。
图像
LTE-Advanced系统,增强了LTE系统,介绍了继电保护技术来补偿这些路径之间的信号强度损失和提高基站和用户设备。这里许多低功率节点和基站之间的放置问题。这些节点过程所需的强度和质量的信号并将其转发到下一个中继节点或问题的链接。这种技术提供了一个良好的解决方案所涉及的成本增加部署高功率eNodeBs照顾路径损失中遇到的通信链接。
图2显示了频率对宏观路径损耗的影响在农村环境。从表中可以看出,在大约2000米的距离路径损耗随频率的增加。理想情况下,国际米兰eNodeB在农村环境应该是1732米的距离。
图像
表3显示了路径损耗的变化在不同频率的农村环境。网络在农村环境中往往会经历更少的路径损耗相比在城市环境信号经历更少数量的衍射,反射、散射和其他此类现象往往会降低信号强度,从而增加了路径损耗。
图像
0.8 GHz的报道,1.5 GHz 2.0 GHz,城市环境,对部门1 eNodeB1,如图3所示。它可以推断,获得更广泛的覆盖比在2 ghz 0.8 mhz。这是因为高频率的信号减少出行距离比低频信号。低频信号有很深的渗透。
图像
网络部署在城市地区,在那里有更多的障碍,倾向于表现出更多的路径损失在更高的频率比部署在农村地区。图4显示了保险在农村地区不同的操作频率。农村有更少的建筑密度信号产生的渗透损失不多。系统运行在相同频率的信号强度是更好的在农村地区与城市地区相比。因此选择操作乐队有重大影响的覆盖距离和向用户提供的服务质量。运营商更愿意选择一个操作乐队将提供他们一个大范围以及高渗透能力,同时减少他们的开支使用更少的细胞网站操作在低频率
图像
LTE -先进的系统,考虑使用频带[17]如表4所示。灵活性的特点相结合的多频带(低以及高频段)来提高系统的性能已经成为可能由于载波聚合技术的组成部分,一个关键组成部分LTE-Advanced系统。这里使用连续的和不连续的载波聚合技术,在整个光谱,一个大的带宽支持更高的数据速率达到100 MHz (4 g系统的关键需求),以及提供更广泛的覆盖使用衬底和覆盖方案的部署。
图像

结论
移动通信系统运营从450兆赫到3600兆赫频率。不同的频段体验不同的传播损失按照移动的细胞环境。有大约10 db的传播损耗在城市环境和8分贝在农村环境的操作频率增加从800兆赫到2 GHz。随着传播损失增加由于各种原因在前面提到的,网络的覆盖率减少。因此使用低工作频率可以确保更广泛的报道。减少在基站覆盖范围最终导致部署更多的基站覆盖给定的区域。网络部署在1900 MHz大约需要2 - 4倍的网站部署在850 MHz。因此部署LTE网络在高频率是昂贵的,但有一个系统的改善能力。的比率取决于各种因素如路径损耗,链路预算,发射塔高度,该地区的地形被覆盖。在人口稠密的地区,低频率的网站会导致细胞间干扰但倾斜了基站天线可以减少覆盖,从而干扰。 Thus, depending upon the requirement of the operator and the availability of the spectrum the providers may deploy systems operating at higher or lower frequency bands.

未来的工作
在未来,带3 - 5 GHz甚至60 GHz之间用于移动无线通信[18]。在这些部署,较高的传播路径损失补偿会遇到通过增加。手机网站的宏观细胞。完善协调机制必须在工作。进一步的研究将为探讨高频段和低的特点(< 700 MHz)乐队和研究各种参数影响这些乐队的传播特性。LTE-advanced系统环境会被考虑研究工作。

引用


















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