Х  0  1  2  3  4  5  6  7  р(Х)

 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 

378 

 

 

«дополнительный»  здесь  теряют  смысл,  поскольку  оба  комплекта  находятся  в 

равноценных условиях). 

 

Таблица  3.  Распределение  вероятностей  p(X)  при  значениях  случайной  величины 

Х, отсчет 

 

Х 

0 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

p

1

(Х)  0,473125 0,003934 0,003068 0,002464 0,002149 0,001905 0,001778 0,001718 0,001647 

Х 

9 

10 

11 

12 

13 

14 

15 

16 

p

1

(Х)  0,001561 0,001415 0,001172 0,000901 0,000650 0,000474 0,000357 

0,001405 

Х 

0 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

p

2

(Х)  0,473641 0,003940 0,003088 0,002463 0,002180 0,001948 0,001806 0,001708 0,001628 

Х 

9 

10 

11 

12 

13 

14 

15 

16 

p

2

(Х)  0,001563 0,001408 0,001166 0,000904 0,000632 0,000467 0,000352 

0,001384 

 

В  таблице  4  представлен  результат  моделирования  чередования  приоритета  через 

цикл передачи Е1. 

 

Таблица  4.  Распределение  вероятностей  p(X)  при  значениях  случайной  величины 

Х, отсчет 

 

Х 

0 

1 

p

1

(Х) 

0,373374 

0,126626 

Х 

0 

1 

p

2

(Х) 

0,373404 

0,126596 

 

Сравнивая  значения,  приведенные  в  таблице  1  и  таблицах  3-4  получаем 

подтверждение  очевидному  преимуществу  алгоритма  с  чередующимся  приоритетом 

(вероятность отбраковки отсчета дополнительного комплектапри чередовании приоритета 

через  цикл  передачи  Е1  равна  0,027,  при  чередованиичерез  отсчет  равна  0,127,  а  при 

фиксированном приоритете - 0,034). 

В  таблице  5  представлена  аппроксимация  распределения  вероятностей  р(X)  для 

чередующегося приоритета. 

 

Таблица  5.  Распределение  вероятностей  p(X)  при  значениях  случайной  величины 

Х, отсчет 

 

Х 

0 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

p

1

(Х)  0,473125 0,249278 0,131338 0,069199 0,036459 0,019209 0,010121 0,005332 0,002810 

Х 

9 

10 

11 

12 

13 

14 

15 

16 

p

1

(Х)  0,001480 0,000780 0,000411 0,000217 0,000114 0,000060 0,000032 

0,000017 

Х 

0 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

p

2

(Х)  0,473641 0,249305 0,131224 0,069071 0,036356 0,019136 0,010073 0,005302 0,002791 

Х 

9 

10 

11 

12 

13 

14 

15 

16 

p

2

(Х)  0,001469 0,000773 0,000407 0,000214 0,000113 0,000059 0,000031 

0,000016 

 

 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 

379 

 

 

Таким образом, при аналитическом определении качества восстановления речевого 

сообщения  в  СЦСП  целесообразно  не  прибегать  к  аппроксимациям,  используя  в 

расчетных  формулах  непосредственно  экспериментальное  распределение  вероятностей 

числа подряд отбракованных отсчетов. 

На основании полученных экспериментальных распределений  вероятностей р(Х) 

случайной величины  X количества подряд отбракованных  отсчетов  речевого  сообщения 

произведем оценку качества его восстановления, используя методику [1,2]. 

Отношение  мощности  сигнала  к  мощности  шумов,  вызванных  процессами 

восстановления (ОСШД) [1,2] имеет вид: 

 

1

X

Q

1

i

Д

Д

R

D

-

1)

x

/(

f

i

2

arctg

-

R

C

-

-

1)

x

/(

f

i

2

arctg

-

R

D

'

arctg

R

C

'

arctg

2

M

1

p(X)

lg

10

ОСШД

































































































































































































 















 



























, (1) 

 











 

















 





R

B

arctg

1

R

B

-

arctg

1

-

1

M





, 

 

где 

ср

F'

2

'











; 

ср

F

2











; R=α; В









2

0

f ; 

ср

F'

- частота среза идеального ФНЧ, используемого при восстановлении;  

ср

F

 - частота среза идеального ФНЧ, используемого при предварительном ограничении 

спектра; 

B

f

2

C

Д











; 

B

f

2

D

Д











; 

Q = ‹(х+1)(

ср

F

+

ср

F'

)/

Д

f

›; 

‹ › - операция округления до большего целого значения. 

В  формуле  (2)  использована  аппроксимация  нормированной  в  области 

положительных частот усредненной спектральной плотности мощности речи [1,2,5] 

 











































2

0

2

2

2

0

2

2

)

(

4

1

)

(

4

1

)

1

(

2

)

(

)

1

(

)

(

f

f

f

f

M

f

S

M

f

S

H















, 

 



















































































































0

0

0

0

2

2

2

2

1

1

)

(

1

H

B

H

B

F

F

H

F

arctg

F

arctg

F

arctg

F

arctg

df

f

S

M

B

H

, 

(2) 

 

с параметрами 



=1000 Гц и 

0

f =400 Гц [6] для сообщения устной речи на русском языке 

 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 

380 

 

 

(в работе [1] приведены значения этих параметровдля речевых сообщений на английском, 

испанском и вьетнамском языках). 

В  работе  [1]  показана  высокая  степень  соответствия  этой  аппроксимации 

спектральной  плотности  мощности  речи,  предложенной  в  [1,6]  на  основании 

рекомендаций Р.51 ITU-T 

 

 

 

 

f

f

f

f

S

3

2

lg

71

,

16

lg

75

,

157

lg

44

,

465

75

,

465

)

(











. 

(3) 

 

В  работе  [7]  с  использованием  результатов  экспериментальных  исследований 

уточнены  параметры  аппроксимации  (2)  нормированной  спектральной  плотности 

мощности (СПМ) телефонного сигнала на русском языке: 

0

f =390 Гц, α=492 Гц и М=0,207. 

Для телефонного сигнала на казахском языке получаем 

0

f

=300 Гц: α=427 Гц и М=0,477. 

Определим отношение мощности речевого сигнала к мощности шума дискретизации и 

восстановления (ОСШД) сообщения устной русской речи при 

0

f =390 Гц и 



=492 Гц. 

В  случае  использования  алгоритма  с  фиксированным  приоритетом  с 

использованием исходных данных 

ср

F

=

ср

F'

=3400 Гц, 

Д

f

=8000 Гц [1,2] при использовании 

распределения  р(Х),  представленного  в  [8]  получаем  по  формуле  (1)  оценку 

ОСШД=29,63  дБ,  а  при  использовании  распределения  p(X),  представленного  в  [8]  – 

ОСШД=35,57 дБ соответственно. 

В случае использования алгоритма с чередующимся приоритетом сообщения устной 

русской  речи  с  использованием  данных  [8]  получено  значение  ОСШД=30,34  дБ  при 

чередовании  приоритета  через  цикл  передачи  Е1  и  ОСШД=42,52  дБ  при  чередовании 

приоритета через отсчет. 

Таким образом, получено подтверждение преимуществу алгоритма с чередующимся 

приоритетом сообщения устной русской речи (ОСШД при использовании этого алгоритма 

равно 30,34 дБ, а при фиксированном приоритете его значение составляет 29,63 дБ). 

Преимущество  составляет  менее  одного  децибела,  хотя  вероятность  отбраковки 

отсчета  при  чередующемся  приоритете  практически  в  два  раза  меньше.  Однако  для 

чередующегося  приоритета  при  чередовании  приоритета  через  отсчет  значение  ОСШД 

составляет 42,52 дБ, что на 12,18 дБ больше чем при чередовании приоритета через цикл 

передачи Е1 и на 12,89 дБ больше чем при фиксированном приоритете. 

Определим ОСШД сообщения устной казахской речи при 

0

f =300 Гц и 



=427 Гц. 

В  случае  использования  алгоритма  с  фиксированным  приоритетом  с 

использованиемисходных данных 

ср

F

=

ср

F'

=3400 Гц, 

Д

f

=8000 Гц [1,2] при использовании 

распределения  р(Х),  представленного  в  таблице  1  получаем  по  формуле  (1)  оценку 

ОСШД=34,79дБ.  А  при  использовании  распределения  p(X),  представленного  в 

таблице 2 – ОСШД=48,84 дБ соответственно. 

Следовательно,  при  известной  оценке  вероятности  θ  потери  пакета 

использование  геометрического  распределения  приводит  к  завышенной  оценке  качества 

восстановления речевого сообщения дополнительного комплекта. 

В  случае  использования  алгоритма  с  чередующимся  приоритетом  для  сообщения 

устной  казахской  речи  с  использованием  данных  таблицы  3  и  таблицы  4  получено 

значение  ОСШД=37,53  дБ  при  чередовании  приоритета  через  цикл  передачи  Е1  и 

ОСШД=43,86 дБ при чередовании приоритета через отсчет. 

 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 

381 

 

 

Таким  образом,  также  получено  подтверждение  преимуществу  алгоритма  с 

чередующимся  приоритетом  сообщения  устной  казахской  речи  (ОСШД  при 

использовании  этого  алгоритма  равно  37,53  дБ,  а  при  фиксированном  приоритете  его 

значение составляет 34,79 дБ). 

Однако,  для  чередующегося  приоритета  при  чередовании  приоритета  через  отсчет 

значение  ОСШД  составляет  43,86  дБ,  что  на  6,33  дБ  больше  чем  при  чередовании 

приоритета  через  цикл  передачи  Е1  и  на  9,07  дБ  больше  чем  при  фиксированном 

приоритете. 

Таким образом, алгоритм с чередующимся приоритетом с чередованием приоритета 

через  отсчет  сообщений  устной  русской  и  казахской  речи  является  лучшим  из  трех 

рассматриваемых  в  работе  реализаций  СЦСП.  Такое  значительное  преимущество  можно 

объяснить значительным влиянием на ОСШД потерь более одного отсчета подряд. 

Для  стохастической  ЦСП  со  статистическим  уплотнением  при  уточнении 

аппроксимации  СПМ  сообщения  устной  русской  речи  получены  значения  ОСШД, 

отличающиеся  от  представленного  в  работе  /8/  на  3,43  дБ  для  фиксированного 

приоритета, на 3,32 дБ при чередовании приоритета через цикл передачи Е1 и на 3,13 дБ 

при  чередовании  приоритета  через  отсчет.  При  использовании  аппроксимации  СПМ 

сообщения  устной  казахской  речи  получены  значения  ОСШД,  отличающиеся  от 

значений  ОСШД  сообщения  устной  русской  речи  на  5,16  дБ  для  фиксированного 

приоритета, на 7,19 дБ при чередовании приоритета через цикл передачи Е1 и на 1,34 дБ 

при  чередовании  приоритета  через  отсчет.  Также  получены  значения  ОСШД, 

отличающиеся  от  представленного  в  работе  [8]  на  8,59  дБ  для  фиксированного 

приоритета, на 10,51 дБ при чередовании приоритета через цикл передачи Е1 и на 4,47 дБ 

при чередовании приоритета через отсчет. 

 

Литература 

 

1. Горелов Г.В., Ромашкова О.Н., Чан Туан Ань. Качество управления речевым 

трафиком в телекоммуникационных сетях. - М: Радио и связь, 2001. 

2.  Лукова  О.Н.  Анализ  качества  стохастической  цифровой  передачи  речевой 

информации  (Методика  и  ее  использование  при  разработке  информационных  систем). 

Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук. М.МИИТ.1994. - 149 с. 

3. Горелов Г.В., Толмачев П.Н., Бахтиярова Е.А. К оценке качества восстановления 

речевого  сообщения  при  статистическом  уплотнении  первичной  цифровой  системы 

передачи // ВКСС Connect.- 2006.- №2.- с.94-97. 

4.  Горелов  Г.В.,  Толмачев  П.Н.,  Бахтиярова  Е.А.  Повышение  пропускной 

способности  первичной  ЦСП  при  еѐ  статистическом  уплотнении  //Материалы  четвертой 

международной научно-практической конференции «Транспорт Евразии XXI века», 4 том, 

Казахстан – Алматы. - 2006, с.5-8. 

5.  Горелов  Г.В.,  Казанский  Н.А.,  Лукова  О.Н.  Методика  оценки  качества 

пакетной  передачи  речи  в  интегральных  цифровых  сетях.  -  М.:  Электросвязь,  N9, 

1992. - с.31-33. 

6. Горелов Г.В., Кочнов Л.Л., Пчелинцев А.В., Пчелинцева Н.М. К оценке качества 

полосного вокодера. Обработка сигналов в системах телефонной связи. 1998. - с.71-74. 

7.  Горелов  Г.В.,  Бахтиярова  Е.А.,  Толмачев  П.Н.,  Ширинский  Д.А.  К  оценке 

энергетического спектра речевого сообщения//Информационно-управляющие системы на 

железнодорожном транспорте. Украина – Харьков.-2007, №4. – с.64-68. 

 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 

382 

 

 

8.  Толмачев  П.Н.  Методы  имитационного  моделирования  в  определении 

качества  стохастической  цифровой  передачи  речевой  информации.  Диссертация  на 

соискание ученой степени канд.техн.наук. М.МИИТ.2006. 

 

 

Азелханова  Ж.А.  –  ст.преподаватель,  Казахская  академия  транспорта  и 

коммуникаций им. М.Тынышпаева (г. Алматы, Казахстан) 

Азелханов А.К – КазНТУ им. К.Сатпаева (г. Алматы, Казахстан) 

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОВЫХ СТАНДАРТОВ СОТОВОЙ  

СВЯЗИ И ШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА LTE И WIGIG ДЛЯ 

ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ УСЛУГ TRIPLE PLAY 

НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ 

 

В настоящее время основным усилием операторов сотовой связи стала работа над 

внедрением  систем  нового  –  четвѐртого  поколения  4G  (LTE  –  Long  –  Term  Evolution). 

Основной  задачей  разработчиков  этого  стандарта  было  увеличение  скорости  передачи 

данных  на  начальном  этапе  до  150  Мбит/c.  На  основании  этих  достижений  в 

телекоммуникационной  сфере  операторы  предлагают  возможность  предоставления  всех 

телекоммуникационных  услуг  через  одну  линию  связи  от  одного  провайдера,  такая 

конфигурация  услуг  называется  термином  «Triple  Play»,  или  «три  в  одном». 

Телекоммуникационная  технология  направлена  на  то,  чтобы  удовлетворить  самые 

взыскательные  требования  современного  потребителя  и  сделать  набор  сервисов 

максимально широким. 

Скорость  совершенствования  и  смены  технологий  в  системах  подвижной 

радиосвязи  не  сравнима  по  времени  со  временем,  затраченным  на  этапное  развитие 

аналогичных  железнодорожных  систем  связи  прошлого  века.  Начинающееся 

строительство  железнодорожных  систем,  основанных  на  новых  технологиях  зачастую 

происходит  без  завершения  или  оптимизации  сетей,  основанных  на  предшествующих 

технологиях. 

Экономическая 

неэффективность 

проектов 

из-за 

ошибок 

радиопланирования,  не  следования  основным  научно  обоснованным  рекомендациям  по 

строительству  сетей,  приводит  к отсутствию  эффекта  самой  технологии,  к  отсутствию 

видимого  качественного  технологического  скачка.  Оптимизация  сетей  и  устранение 

ошибок  планирования  –  мероприятие  дорогостоящее,  а,  как  правило,  ожидаемое 

внедрение  новых  технологий  обещает  нивелировать  все  технические  недоработки  и 

недочѐты сетей предыдущих поколений. 

Следуя  основному  правилу  развития  сотовых  сетей  третьего  и  четвѐртого 

поколения:  «Использование  сети  GSM,  как  каркас  для  развития  новый  сетей» 

строительство и расширение их происходит, несмотря на то, что новые стандарты имеют 

особенности  как  в  технических  характеристиках,  так  и  в  самом  его  назначении 

использования, по шаблону сетей GSM. 

В  качестве  яркого  примера  можно  привести  методику  совершенствования  в 

системах связи второго поколения: а именно при переходе от систем 2,5G (GPRS – General 

Packet  Radio  Service)  к  системам  2,75G  (EDGE  –  Enhanced  Data  for  Global  Evolution  или, 

как  еще  иногда  можно  услышать,  Enhanced  Data  rates  for  GSM  Evolution). 

Технологические преимущества системы кодирования в EDGE практически не привели к 

сколько-нибудь  серьѐзным  сдвигам  в  качестве  обслуживания  клиентов.  Задачей  новой 

 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 

383 

 

 

системы  кодирования  было  увеличение  скорости  пакетной  передачи  данных  с  17…18 

Кбит/с/slot до 59,2 Кбит/с/slot (рисунок 1).  

Размещение  базовых  станций,  не  смотря  на  особые  требования  к  отношению 

сигнала  к  шуму  в  новой  системе,  происходило  на  прежних  объектах,  рассчитанных  для 

систем связи 2-го поколения на еѐ первой ступени. Прежние объекты строились из расчѐта 

соотношения  сигнала  к  помехе  9  дБ.  Новые  схемы  кодирования  начинают  работать  при 

отношении  сигнала  к  помехе  уже  не  в  9,  а  в  30…60  дБ  (рисунок  1).  Получить  такое 

соотношение  сигнала  к  помехе  на  объектах  GSM  первой  ступени  без  перепланирования 

размещения  базовых  станций  (БС)  технически  невозможно.  Поэтому  ни  у  кого  из 

операторов  результат  практического  применения  технологии  EDGE  пользователь 

заметить не смог. 

 

 

 

Рисунок 1. Зависимость возможного увеличения скорости передачи данных 

от отношения сигнала к помехе 

 

Операторы  решили  эту  проблему  ускоренной  заменой  технологии  второго 

поколения на третье (3G). Не смотря на явное различие в скорости передачи данных, сетей 

третьего  поколения  от  систем  2G  уже,  заявленные  возможности  на  практике  не 

подтверждались и оставались лишь рекламными. Не завершив отладку качества сетей 3G 

начинается новое строительство – системы нового поколения: 4G! 

К  начавшемуся  строительству  сетей  стандарта  4G,  их  использованию  в  качестве 

радиодоступа к услугам Triple Play, целесообразно подходить исходя из его технических 

особенностей  и  специфичности  назначения.  Специфичность  в  назначении  стандарта 

заключается  в  том,  что  на  первом  этапе  своего  развития  он  предназначен  только  для 

пакетной передачи данных на скоростях до 150 Мбит/с. Если система связи основанная на 

GSM создавалась в основном для организации связи в движении, то стандарт LTE имеет 

некоторые ограничения его использования в движении. Начавшееся строительство сетей 

4G подтверждает отсутствие учѐта его особенностей. 

На  современном  этапе  может  быть  использовано  два  основных  подхода  к 

планированию  4G  сетей  –  это  с  целью  формирования  максимальной  площади  покрытия 

или с целью обеспечения требуемой емкости. Задачи эти противоречат друг другу. Так, в 

городских  условиях  при  высокой  плотности  абонентов  зоны  обслуживания  БС  по 

площади  гораздо  меньше  максимально  возможной,  но  оптимизированы  по  пропускной 

способности.  В  сельской  местности  наоборот,  плотность  абонентов  –  невысокая,  и  БС 

 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 

384 

 

 

устанавливаются  на  максимальном  удалении  друг  от  друга  так,  чтобы  обеспечить 

максимальное радиопокрытие. И в том и в другом случае оценивают, как радиопокрытие, 

так и емкость сети для того, чтобы выявить в проекте сети факторы, ограничивающие ее 

характеристики. 

Для  представления  вопроса  о  возможности  использования  сети  LTE  для 

организации  предоставления  услуги  Triple  Play  необходимо  исследование  вопросов, 

связанных с уровнем радиодоступа в жилом помещении. 

Планирование  радиопокрытия  сети  LTE  начинается  с  расчѐта  энергетического 

бюджета,  или  максимально  допустимых  потерь  на  линии  (МДП).  МДП  рассчитывается 

как  разность  между  эквивалентной  изотропной  излучаемой  мощностью  (ЭИИМ) 

передатчика  и  минимально  необходимой  мощностью  сигнала  на  входе  приемника 

сопряженной стороны, при которой с  учетом всех потерь  в канале  связи обеспечивается 

нормальная демодуляция сигнала в приемнике. 

Рассмотрим  железнодорожный  бюджет  радиолинии  во  внедряемых  системах 

передачи данных 4G. 

Исходными  данными  будут  являться:  тип передаваемых  данных  –  VoIP,  скорость 

передачи: от 39,7 Кбит/с, полоса пропускания системы: Δf: 10 МГц, высота абонентских 

станций  1,5  м,  высота  подвеса  антенн  базовых  станций  30  и  50  м  в  городской, 

пригородной и железнодорожной зоне соответственно. Максимально допустимые потери 

при распространении в канале равны: 

 

L = P

TX

+ G

TX

– P

RX

– B

BODY

 + G

RX

 – B

ftdey

 – im – L

slow,

 

 

где  P

TX  –

  мощность  передатчика,  G

TX

  -  коэффициент  усиления  передающей 

антенны,  P

RX

  –  чувствительность  приемника,  B

BODY

  –  потери  в  теле  абонента,  G

RX

  – 

коэффициент  усиления  приемной  антенны,  B

ftdey

–  потери  в  фидере,  IM  –  запас  по 

интерференции, L

slow

 – запас на медленные замирания, берется равным 10,3 дБ. 

Будем рассматривать частотный диапазон, выделенный для современных систем в 

Республик  Казахстан  2600  МГц  и  временным  дуплексом  [1].  Причем  для  системы  с 

временным  дуплексом  рассмотрим  два  варианта  конфигураций  кадра  1  и  2.  Системная 

полоса  для  всех  систем  рассматривается  равной  20  МГц,  т.  е.  в  случае  FDD  системная 

полоса  будет  разделяться  на  два  канала  по  10  МГц  для  линии  вверх  (UL)  и  линии  вниз 

(DL), а в случае TDD вся полоса 20 МГц будет использоваться как на UL, так и на DL. 

В  рассматриваемой  БС,  радиочастотный  блок  каждого  сектора  оснащен  двумя 

приемопередатчиками  с  выходной  мощностью  20  Вт  (43  дБм),  хотя    максимально 

разрешѐнная  мощность  передатчика  представлена  не  выше  24  дБм  [2],  что  должно 

уменьшить радиус зоны покрытия почти вдвое. Базовая станция работает на линии вниз в 

режиме  MIMO  2×2  с  использованием  кросс-поляризованной  антенны.  Поскольку 

энергетический бюджет рассчитывается для абонентской станции (АС) на краю соты, т. е. 

принимающей сигналы от БС с низким отношением сигнал/шум (ОСШ), то  БС передает 

сигналы  на  эту  АС  в  режиме  разнесенной  передачи.  За  счет  сложения  мощностей 

сигналов двух передатчиков в пространстве можно получить энергетический выигрыш (3 

дБ). В качестве АС рассматривается USB-модем (ЭИИМ 23 дБм). 

Данные  энергетического  расчѐта  внесены  в  таблицы  1  и  2.    Наша  задача  - 

обеспечить доступ к услугам Triple Play на железнодорожной станции. 

 

 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 

385 

 

 

Таблица 1. Энергетический бюджет радиолинииLTE для железнодорожной станции 

со средней застройкой  

 

Па

ра

м

ет

р 

эн

ерге

ти

че

ск

ого

 

бю

дже

та

 

Виды использования радиоресурса 

ЛинияFDD10+10 МГц 

TDD20 МГц 

(конфигурация 

кадра 1) 

TDD20МГц 

(конфигура-ция 

кадра 2) 

Вниз (DL) 

Вверх 

(UL) 

Вниз 

(DL) 

Вверх 

(UL) 

Вниз 

(DL) 

Вверх 

(UL) 

Для передатчика: P

EIRP

 = P

Tx

+ G

Txdiv

 +G

TxA

 – L

TxF

 

P

Tx

 

Вых. мощность, дБм 

43,0 

23,0 

43,0 

23,0 

43,0 

23,0 

G

Txdiv

 

Выигрыш  от  сложения 

мощности 

передатчиков, дБ 

3,0 

- 

3,0 

- 

3,0 

- 

G

TxA

 

Коэф-нт 

усиления 

антенны, дБ 

18,0 

0 

18,0 

0 

18,0 

0 

L

TxF

 

Потери 

в фидерном 

тракте,дБ 

0,4 

- 

0,4 

- 

0,4 

- 

P

EIRP

 

ЭИИМ, дБ 

63,6 

23,0 

63,6 

23,0 

63,6 

23,0 

 

Продолжение таблицы 1 

 

Для приѐмника 

Скорость 

передачи 

данных 

на 

краю 

соты, 

Кбит/с 

4210 

128 

4510 

128 

5910 

128 

N

PRB 

Число ресурсных 

блоков 

45 

2 

86 

4 

98 

20 

Схема 

модуляции 

и кодировани

я 

6-QPSK 

5-

QPS

K 

6-

QPSK 

6-

QPSK 

5-

QPSK 

1-

QPSK 

 

Эффективная 

скорость 

кодирования 

0,45 

0,28 

0,46 

0,38 

0,38 

0,14 

 

P

N 

Мощность 

теплового 

шума, 

дБм 

-

104,4 

-118,4 

-101,4 

-115,4 

-101,4 

-

108,4 

 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 

386 

 

 

M

SNR 

Требуемое 

отношение ОСШ, дБ 

-0,24 

0,61 

-0,23 

0,01 

0,03 

-4,35 

L

N 

Коэффициент  шума 

приѐмника, дБ 

7,0 

2,5 

7,0 

2,5 

7,0 

2,5 

S

Rx 

Чувствительность 

приѐмника,  дБм  S

Rx

 

= P

N

 + M

SNR

 + L

N 

-97,6 

-115,3 

-94,6 

-112,8 

-94,3 

-

110,2 

G

RxA 

Коэф-нт 

усиления 

антенны, дБм 

0,0 

18,0 

0,0 

18,0 

0,0 

18,0 

L

RxF 

Потери  в  фидерном 

тракте, дБ 

- 

0,4 

- 

0,4 

- 

0,4 

 

Таблица  2.  Дополнительные  запасы  и  выигрыши  бюджета  радиолинии  LTE  для 

железнодорожной станции со средней застройкой 

 

Па

ра

м

ет

р 

эн

ерге

ти

че

ск

о

го

 бю

дже

та

 

ЛинияFDD10+10 МГц 

TDD20 МГц 

(конфигурация 

кадра 1) 

TDD20МГц 

(конфигурация кадра 

2) 

Вниз (DL) 

Вверх 

(UL) 

Вниз 

(DL) 

Вверх 

(UL) 

Вниз 

(DL) 

Вверх (UL) 

M

Int 

Запас на помехи,дБ 

8,51 

3,8 

8,51 

3,8 

8,51 

3,8 

M

Butld 

Запас на проникновение в 

помещение, дБ 

17,0 

17,0 

17,0 

G

HO 

Выигрыш  от  хэндовера, 

дБ 

2,5 

2,5 

2,5 

M

Shade 

Запас на затенение,дБ 

8,7 

8,7 

8,7 

Максимально допустимые потери 

L

MAPL

 = PEIRP– S

Rx

 +G

RxA

 – L

RxF

 – M

Butld

 – M

Int

 – M

Shade

+ G

HO

 

L

MAPL

 

МДП, дБ 

129,5 

128,9 

126,5 

126,5 

124,2 

123,

9 

Ориентировочный радиус соты в условиях средней городской застройки 

d 

Радиус соты, км 

(не более) 

0,53 

0,45 

0,38 

 

Для  того,  чтобы  обеспечить  связь  на  железнодорожной  станции,  необходимо 

добавить  в  энергетический  бюджет  запас  на  проникновение  радиоволн  в  помещение 

(M

Int

).  Для  диапазона  2600  МГц  могут  использоваться  следующие  типовые  значения 

запаса на проникновение: для города с плотной застройкой – 22 дБ, для города со средней 

застройкой  –  17  дБ,  для  пригорода  –  12  дБ  и  для  сельской  местности  –  8  дБ.  Из  двух 

значений  МДП,  полученных  для  UL  и  DL,  выбирают  минимальное,  по  которому 

 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 

387 

 

 

производят  дальнейший  расчет  радиуса  соты.  Ограничивающей  линией  по  дальности 

связи, как правило, является линия вверх (UL). В таблицах 1 и 2 максимально допустимые 

потери  на  линиях  вверх  и  вниз  примерно  одинаковые,  с  разницей  меньше  1  дБ.  В  этих 

примерах  скорости  передачи  на  линии  вверх  были  зафиксированы,  а  на  линии  вниз  для 

каждого  случая  скорость  подбиралась  так,  чтобы  сбалансировать  максимально 

допустимые  потери  для  обеих  линий.  В  таблице  2  указаны  радиусы  сот  для 

ограничивающей  линии  с  наименьшим  МДП,  для  линии  вверх,  в  условиях  средней 

городской застройки. Для расчета дальности связи в данном случае используется модель 

распространения радиоволн COST231-Hata. 

Наилучшим  радиопокрытием  при  одной  и  той  же  гарантированной  скорости 

передачи данных на линии вверх обладает система FDD. Для того, чтобы передать один и 

тот  же  поток  данных  в  трех  рассмотренных  системах,  на  линии  вверх  приходится 

выделять  разное  количество  частотных  ресурсов  (в  обратной  зависимости  от 

длительности кадра), поскольку длительности кадров на линии вверх различаются: 10 мс – 

в случае FDD; 4 мс – в случае TDD, конф.1; 2 мс – в случае TDD, конф.2. Но чем больше 

частотных  ресурсов  выделяется  пользователю,  тем  выше  мощность  тепловых  шумов  во 

входных цепях приемника, и хуже его чувствительность. 

Исследования,  проведѐнные  в  работе  [3],  уточняют  уровень  затухания 

радиосигнала при его прохождении сквозь стены современных строений и, в зависимости 

от этажности затухание на железнодорожной станций с плотной застройкой составляет от 

24 до 33 дБ. 

Таким  образом,  рассмотрение  вопросов  «коврового»  радиопокрытия  (сплошного 

без  просветов)  сети  LTE,  как  минимум  на  первом  своѐм  этапе,  представляется 

нецелесообразным.  В  соответствии  с  возлагаемыми  на  LTE  задачами  радиодоступ  в 

первую  очередь  должен  быть  обеспечен  для  стационарных  или  малоподвижных 

абонентов.  Строительство  сети  целесообразно  вести  микро-  и  пико-  сотами  в  местах 

наибольшего  скопления  железнодорожных пользователей.  Технически  услуга  Triple  Play 

может быть успешно реализована через радиодоступ сети LTE с условием значительного 

расширения  канальной  ѐмкости  действующих  сетей  и  иерархичного  построения.  При 

использовании иерархического построения сети в двух диапазонах, например на частотах 

2600 МГц и 800 МГц по аналогии системы GSM, где макросоты обеспечивают сплошное 

(ковровое)  покрытие,  а  микро-и  пикосоты  имеют  задачу  снятия  высокой  нагрузки  в 

густонаселѐнных железнодорожных районах или малоподвижных абонентов. 

 

Литература 

 

1

 

Мобильный форум. Л. Варукина. Упражнение по планированию радиосетей LTE. 

(http://www.mforum.ru/news/article/097078.htm дата обращения 27.02.2013) 

2

 

Правила  применения  базовых  станций  и  ретрансляторов  сетей  подвижной 

радиотелефонной  связи.  Часть  VI.  Правила  применения  оборудования  систем  базовых 

станций и ретрансляторов сетей подвижной радиотелефонной связи стандарта LTE. 

 

 

 

 

 

 

МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ,  

ПОСВЯЩЕННОЙ 135-ЛЕТИЮ М. ТЫНЫШПАЕВА 

ТРАНСПОРТ В XXI ВЕКЕ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

_____________________________________________________________________________ 

 

 

388 

 

 

жүктеу/скачать 8,29 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: