Modelo de Propagação COST 231 – Walfisch-Ikegami

Modelos de Tráfego para Estações de Base em UMTS d

(a) UL (b) DL

Figura 2.6: Percentagem de códigos ocupados vs factor de carga.

2. Aspectos Teóricos em UMTS

apropriado para a caracterização da atenuação do sinal electromagnético em estudo, embora seja um modelo teórico. As expressões deste modelo são distintas conforme o tipo de propagação que se esteja a considerar seja na direcção da rua (em LoS) ou não havendo linha de vista (NLoS). Uma exposição mais exaustiva sobre o modelo de propagação a utilizar encontra-se no Anexo E. Segundo este modelo, as variáveis a considerar para a estimação da atenuação média que o sinal sofre ao longo do percurso são:

• largura das ruas w_s,

• altura dos prédios H_B,

• ângulo entre o eixo da rua e a direcção de propagação ^ϕ

[ ]

• altura do MT hm^∈

[ ]

• distância entre os centros dos prédios W_B,

• altura da BS hb ^∈

[ ]

• frequência da portadora f∈[800;2 000] MHz,

• distância entre a BT e o MT ^d∈

[

]

• tipo de cidade (média ou centro urbano).

A validade deste modelo tem algumas restrições, tais como a gama de frequências, distância do percurso e alturas da BT e do MT, sendo aquelas acima indicadas. É ainda de notar que o espectro atribuído para UMTS não se engloba totalmente nas gamas de frequências apresentadas para este modelo. Contudo aceitam e esperam-se que os valores a obter sejam afectados de erros suplementares, e deste modo os valores simulados sejam menos próximos dos valores reais. Estes valores servirão apenas como estimativas do dimensionamento que se pretende efectuar.

Os valores que se obtêm dos modelos de propagação não são exactos, dando apenas o valor médio das atenuações de propagação em causa. Assim, é necessário considerar margens de segurança que contabilizem à partida obstáculos existentes nos percursos assim como perdas em cabos ou devido à presença do utilizador. A margem a considerar deverá ser tanto maior quanto maior for a probabilidade de cobertura pretendida para uma dada área em estudo, tal como se pode verificar no Anexo F.

Para o dimensionamento celular será ainda necessário considerar a atenuação máxima permitida para que, quer o MT, quer a BS consigam ainda detectar o sinal que se pretende transmitir. Assim, tendo em consideração os balanços de potência efectuados no Anexo G tem-se a Figura 2.7, onde se verifica em conjunto com a Figura 2.6, qual o número de utilizadores máximo que se conseguiriam servir numa dada célula, estando todos a requerer o mesmo serviço. Note-se que a representação gráfica termina para o factor de carga unitário, pois para valores superiores a atenuação é infinita, não se conseguindo de modo algum estabelecer ligação. Foi considerado o cenário pedestre em ambiente urbano, com α=0,7. Novamente se verifica que o serviço de voz suporta maior número de utilizadores, e que para débitos maiores o número de utilizadores admitidos na célula diminui, reduzindo a área de cobertura. Tal deve-se ao ganho de processamento ser menor para débitos mais elevados. O aumento do número de utilizadores impõe o uso de células com área de cobertura menor devido à diminuição da atenuação de propagação máxima permitida na célula, de modo a compensar os efeitos do aumento da interferência.

Modelos de Tráfego para Estações de Base em UMTS d

(a) UL (b) DL

Figura 2.7: Atenuação de propagação máxima permitida.

Um outro possível factor limitativo do número máximo de utilizadores para uma dada BS será a sua potência máxima de emissão admissível. Torna-se então necessário averiguar, para as condições em análise, se será necessário tem em conta este factor como possível limitador da capacidade do sistema. A Figura 2.8 representa as necessidades de uma célula em termos de potência necessária para o caso em que todos os utilizadores requerem o mesmo serviço, considerando que estes se encontram sobre a circunferência limitadora da área de cobertura da BS, para os casos em que a distância considerada é a máxima admitida devido a questões de propagação, ou a uma distância equivalente a metade deste valor.

(a) ^{R= R}

(

)

(

)

Figura 2.8: Potência de emissão da BS para a distância máxima permitida pelo modelo de propagação e a metade dessa distância.

Verifica-se que, considerando que a potência máxima de emissão da BS são 43 dBm, existem casos em que a potência requerida apresenta valores superiores aos possíveis. Note-se contudo que, no pior caso considerado da totalidade dos utilizadores se encontrar sobre a distância máxima de propagação, a potência pode efectivamente ser o factor mais limitativo relativamente ao número de utilizadores máximo. Contudo, geralmente a população distribui--se mais equitativamente, podendo ser os restantes factores anteriormente considerados a limitarem o número máximos de utilizadores que uma dada BS suporta. Para o caso médio, em que os utilizadores se situam, em média sobre a circunferência com valor de metade do valor máximo da permitido por questões de propagação, considerando a situação de monoserviço, a potência limita apenas os casos de voz com mais de 40 utilizadores por BS.

Modelos de Tráfego para Estações de Base em UMTS d

Para o dimensionamento celular será ainda necessário considerar a atenuação máxima permitida para que, quer o MT, quer a BS consigam ainda detectar o sinal que se pretende transmitir. Assim, tendo em consideração os balanços de potência efectuados no Anexo G

tem-se a Figura 2.7, onde se verifica em conjunto com a Figura 2.6, qual o número de utilizadores máximo que se conseguiriam servir numa dada célula, estando todos a requerer o mesmo serviço. Note-se que a representação gráfica termina para o factor de carga unitário, pois para valores superiores a atenuação é infinita, não se conseguindo de modo algum estabelecer ligação. Foi considerado o cenário pedestre em ambiente urbano, com α=0,7.

UL DL Figura 2.7: Atenuação de propagação máxima permitida.