DIMENSIONAMIENTO LINK BUDGET / DIMENSIONAMIENTO ESTACION BASE

Por: Andrea Noboa, Wilmer Tipanluisa, Andres Mendoza

DIMENSIONAMIENTO DEL LINK BUDGET

El procedimiento en general para la planificación de cobertura es la determinación de las pérdidas máximas de trayecto: calculado por medio del link budget (presupuesto del enlace), el cual involucra el cálculo para uplink y downlink.

Una vez definidas las áreas que cubrirá la  red a diseñar y los factores variables de acuerdo a estos tipos de áreas, la tabla 3.1 muestra los servicios que la red espera brindar:

De acuerdo a los datos de la tabla, el servicio que usa portadora a 64 kbps en UL (enlace de subida) es el servicio limitante o crítico para tomar en cuenta en la cobertura de red, ya que esta velocidad de transmisión en la dirección del enlace de subida define la menor cobertura de celda en comparación con los otros tipos de servicio, debido a que, la cobertura de enlace de subida UL es siempre más crítica que la del enlace de bajada DL por la potencia de transmisión del equipo de usuario lógicamente menor que la del NodeB y, porque la pérdida de potencia considerada en el cálculo del enlace causada por la velocidad de transmisión de los datos tiene una relación directamente proporcional al logaritmo de la tasa de bits transmitida. Así aplicando la ecuación para la portadora de voz a 12.2 kbps se tiene que

De esta manera se observa que la velocidad de datos crítica en cuanto a cobertura para la red es 64 kbps en la dirección de enlace de subida UL pues representa una mayor pérdida, por lo que se usará la misma para el cálculo de la máxima pérdida de camino del  enlace, y de esta manera se asegurará la cobertura de los otros servicios (diseño del caso crítico)

 Se han reclasificado para cada ciudad obteniendo las áreas de clutter soportadas por las herramientas usadas  para cada ciudad mostradas en la tabla

Para clutter Urbano por ejemplo se tiene:

En el presupuesto de enlace “link budget” pueden incluir los siguientes elementos:

·         Potencia de transmisión.

·         Ganancias de la antena (receptor y transmisor).

·         Pérdidas por alimentación de la Antena (receptor y transmisor).

·         Pérdidas por sendero Sensibilidad del receptor.

En general, la máxima pérdida de trayectoria se puede expresar por la ecuación:

MAPLE = PotTX - PerdasTX - PerdasRX - SensRX - PerdasPropag + GAntERB

Donde:

• PotTX: Potencia de Transmisión
• PerdasTX: Pérdidas de transmisión
• PerdasRX: Pérdidas en la recepción
• SensRX: Sensibilidad del receptor
• PerdasPropag: Pérdida de propagación
• GAntERB: Ganancia de Antena de la ERB.

El presupuesto del enlace “link budget” es una sumatoria de todas las ganancias y las pérdidas en un sistema de transmisión. El presupuesto de enlace toma en cuenta los elementos que determinarán la intensidad de señal con la que llegará al receptor.

Calculo del Ruido:

Análisis del Enlace:

C/N Uplink:

(C/N)_u = (EIRP)_e-(Perdidas_Trayectoria)_u+(G/T)_sat-K-Ruido BW [dB]

C/N Downlink:

(C/N)_d = (EIRP)_sat-( Perdidas_Trayectoria)_d+(G/T)_e-K-Ruido BW [dB]

C/N Total:

(C/N)_T^-1 = (C/N)_u^-1 + (C/N)_d^-1 + [C/I)_IM^-1 + [C/I]_adj^-1 + [C/I]_xp^-1 [dB]

El nivel de umbral para BER = 10^-6 para los equipos de microondas que solía ser alrededor de 3 dB mayor que el de BER = 10^-3.

En consecuencia, el margen de desvanecimiento fue de 3 dB mayor para BER = 10^-6 = 10^-3 de BER. En la nueva generación de radios microondas con una potencia de corrección de errores hacia adelante planes de esta diferencia es de 0,5 a 1,5 db

DIMENSIONAMIENTO DE UNA ESTACIÓN BASE

Si no se cuenta con los programas avanzados, existe otro método basado en gráficos que muestran las pérdidas en espacio libre según el tamaño de la torre, frecuencias y para un PIRE de 1 KW y que puede servir como una primera estimación del alcance de la estación base. Estos gráficos han sido elaborados tomando como referencia diferentes mediciones realizadas en diferentes ciudades y en diferentes condiciones.

Se espera una buena relación Energía Portadora por Señal Interferencia (EcIo), con lo cual la cobertura esperada por nivel de recepción será casi igual a la real, cuando existe polución (demasiadas señales de estaciones base) la cobertura de una estación CDMA se ve reducida a pesar de tener niveles de recepción regulares en el móvil; usaremos el método gráfico para realizar la estimación de cobertura, tomando como referencia la sensibilidad de un móvil de tecnología AMPS.

El uso de estos gráficos es como sigue:

Se necesita saber el PIRE de la estación base; tomando la potencia nominal de piloto de una estación CDMA 1X de 32 dBm y teniendo una antena de 14 dBd de ganancia y asumiendo pérdidas de 1dB en cables y conectores tenemos un PIRE de 45 dBm ó 31.5 Watts.

Como la gráfica esta dada para 1 KW de PIRE de una estación se debe adaptar el nivel al cual tomar como límite de borde inferior para un PIRE de 31.5 W

Factor = 10 log (1000/31.5)= 15 dB

Para un móvil AMPS se asume una sensibilidad de 39 dBuV/m entonces tenemos el valor de 54 dBuV/m como limite inferior.

Trazando la recta para 54 dBuV/m en el gráfico se concluye que con una altura de antenas de 30 mts se tendrá una cobertura de 3 Km que es suficiente par el radio de Laredo que cuenta con 2 Km de largo. Con una torre de 40m y las antenas instaladas en la parte superior se podría llegar a localidades a un radio de 4 Km de la localidad principal.

Además en caso de utilizar un enlace microondas como medio de enlace nos permitiría interconectarnos con otra estación cercana.

La estación debería esta ubicada en el centro de la ciudad para tener 3 sectores con coberturas de 320º, 80º, 200º Norte y así poder cubrir a las localidades aledañas. En caso no se pueda conseguir la ubicación indicada se deberá replantear las orientaciones de los sectores.

Biliografia:

·         http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/bitstream/handle/123456789/247/GUERRA_AMAYA_JOSE_DISENO_ESTACION_CELULAR_LAREDO.pdf?sequence=1

·         http://dspace.epn.edu.ec/bitstream/15000/8608/5/T10175CAP3.pdf

·         http://www.slideshare.net/ghanshyamgupta/budget-ppt