II1 Introduction

Avant la mise en ouvre du reacutesau la phase de dimensionnement est obligatoire pour un opeacuterateur de teacuteleacutecommunications

Les concepts de base et les calcules matheacutematiques neacutecessaires au dimensionnement sur le plan capaciteacute et couverture vont ecirctre introduites dans ce chapitre

II2 processus de dimensionnement

le processus le plus deacutelicat est le dimensionnement des eNodeB Donc elle doit ecirctre bien deacuteveloppeacutee Ilrsquoy a deux deacutemarches agrave suivre tenir compte des exigences couverture et tenir compte des exigences capaciteacutesceci pour deacuteterminer le rayon de chaque cellule et le nombre des sites

Le processus de dimensioesnnement se constitue de 4 phase

Preacute-dimensionnement

Les informations qui portent sur la zone de deacuteploiement sont collecteacutes dans cette phase comme

Les informations sur lrsquoeNodeB l UE et la zone de deacuteploiement

Les donneacutees geacuteographies

Les services agrave offrir voix donneacutees

La liste des sites identifier les lieux placer ENodeB

Type drsquoantenne agrave utiliser Dimensionnement de couverture

Lrsquoeacutetape la plus critique dans le conception de reacutesau LTE est lrsquoanalyse de la couverture

On vas se baser sur le Bilan de liaison (RLB ) qui permet drsquoestimer le taux de perte du trajet

Pour cela il est neacutecessaire de choisir drsquoun modegravele de propagation approprieacute

Une estimation sur le nombre de total de sites peut ecirctre deacuteduite Le reacutesultat final obtenu est la taille de la cellule agrave couvrir

Dimensionnement de capaciteacute

La capaciteacute permet de veacuterifier la taille de cellules et le nombre de sites la charge demandeacute doit ecirctre supporteacute par le systegraveme sinon des sites doivent ecirctre ajouteacutes

Optimisation

Apregraves une comparaison des reacutesultats on choisit le nombre de sites le plus grand

II3 Dimensionnement de couverture

Des eacuteveacutenements peuvent limiter La couverture drsquoune station de base comme les perturbations provoqueacutees par certains pheacutenomegravenes Le problegraveme de couverture apparait lorsque les ondes eacutemises par le mobile nrsquoarrivent pas agrave la station de base la plus proche ou bien lorsque celles eacutemises par lrsquoantenne des eNodeB nrsquoarrivent pas avec une puissance suffisamment deacutetectable par la station mobileLa mauvaise couverture provoque une eacuteleacutevation de taux drsquoeacutechec drsquoaccegraves taux de coupure de communication taux de HandoverII31 Les eacutetapes de dimensionnement de couvertureLes eacutetapes de dimensionnement de couverture sont- Exigence de qualiteacute Lexigence de qualiteacute de couverture est qursquoune certaine probabiliteacute doit ecirctre atteinte avec le deacutebit binaire exigeacute-Dimensionnement de liaison montante Nous cherchons agrave cette eacutetape le rayon de la cellule agrave partir du deacutebit binaire agrave la bordure de la cellule- Dimensionnement de liaison descendante Si les exigences de qualiteacute de liaison descendante sont remplies la distance de site agrave site est calculeacutee et puis compareacutee avec le reacutesultat limite de lrsquoUplink-Couverture de canaux de controcircle La performance du canal de controcircle agrave la bordure de la cellule doit ecirctre veacuterifieacutee par rapport agrave la valeur de la distance intersites calculeacutee

II32 Le calcul agrave faire Nous devons estimer la distance maximale entre un eacutemetteur et un reacutecepteur tout enreacutepondant aux exigences de performances dans les conditions de propagationDonc le premier pas agrave faire est de deacuteterminer lrsquoaffaiblissement de parcours maximal(Maximum Allowable PathLoss MAPL) en passant par le bilan de liaison radio (RLB)Nous allons suivre le calcul suivant comme indique la figure ci-dessous

II321 Bilan de liaison Radio RLBLe RLB donne la perte de trajet maximale autoriseacutee et agrave partir de laquelle la taille descellules est calculeacutee en utilisant un modegravele de propagation approprieacuteLe RLB pris en compte Puissances deacutemission les gains les pertes dantenne les gains de diversiteacute les marges drsquointerfeacuterencePour LTE leacutequation RLB de base est comme suit (en dB)

II322 Modegravele de Propagation Le modegravele de propagation permet drsquoestimer la valeur de lrsquoatteacutenuation de trajet OnDiffeacuterencie plusieurs types de modegraveles Modegraveles empiriques est une formule matheacutematique utiliseacutee pour permette preacutedire limpact dun eacutemetteur sur une certaine zone de reacuteception Modegraveles physiques preacutedire la propagation des ondes radio et calculer les trajets des ondes radio en tenant compte des pheacutenomegravenes de reacuteflexion et diffractionPour notre eacutetude nous allons choisir le modegravele de propagation empirique Sa formule deacutepend de plusieurs facteurs agrave savoir La freacutequence de lrsquoonde TX hauteur de lantenne(Les hauteurs des antennes de lrsquoeacutemission et de la reacuteception) RX hauteur de lantenne et dautres La distance parcourue Type de terrain Clutter (caracteacuteristiques et densiteacute des bacirctiments) etcCes modegraveles ne peuvent pas preacutedire le comportement 100 exacte de la liaison radio mais ils preacutedisent le comportement le plus probableIls sont utiliseacutes pour preacutedire le rayon de la cellule agrave partir de la perte de trajet maximaleautoriseacuteeIl est important de noter que les modegraveles de propagation deacutepend du type de zones comme Urbaines suburbaines et ruralesLa modegravele empirique le plus connus est lrsquoOkumura HATA MODEL il est baseacute sur les mesures drsquoOkumura prises dans la reacutegion de Tokyo au Japon Le Hata Modegravele est aussi le modegravele de propagation utiliseacute par Tunisie TelecomLe modegravele de Hata a eacuteteacute adapteacute pour les limites suivantes Freacutequence (f) 150 agrave 1000 MHzHauteur de la station de base (Hb) 10 agrave 200 m (deacutepend toujours de la zone clutter)Hauteur du terminal mobile (Hm) 1 agrave 10 mDistance (d) 1 agrave 20 kmLrsquoaffaiblissement selon ce modegravele est donneacute par les eacutequations suivantes

II33 Calcul de la couverture pour les UplinkLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Deacutebit requis- SINR requis au reacutecepteur- sensibiliteacute reacutecepteur ENodeB- bruit Uplink (marge dinterfeacuterence)- Bilan de liaison

II33 1 Deacutebit requis On commence par deacutefinir lexigence de qualiteacute qui est exprimeacutee comme un deacutebitbinaire deacutetermineacute qui peut ecirctre fournie agrave un utilisateur sur les bordures de la celluleLe deacutebit binaire requis deacutepend du service pour lequel le systegraveme est dimensionneacute Tous les

calculs sont effectueacutes par bloc de ressourcesLe deacutebit binaire requis Rreq est diviseacute par le nombre de blocs de ressources nRB pourobtenir le deacutebit binaire par nbre de bloc

Le nombre nRB peut ecirctre choisi librement mais dans les limites de la bande passante comme montre le tableau(21)- Avec un petit nRB le deacutebit binaire requis peuvent ecirctre satisfaits avec un minimum deRessources Ce qui de maximiser la capaciteacute des autres utilisateurs-Avec un grand nRB les blocs transmis sont reacuteparties sur un intervalle de freacutequence avec un moins deacutenergie utiliseacutee par le bloc

II332 SINR requis Crsquoest un indicateur de la performance du systegraveme Plus il est faible plus le systegraveme estperformantLe SINR deacutepend du nombre du bloc de ressource comme indique la figure suivante

II33 3 Sensibiliteacute eNodeB reacutecepteur La sensibiliteacute des eNodeB est la puissance du signal que le reacutecepteur doit la recevoirpour reacutealiser une performance speacutecifique en absence des interfeacuterences intercellulaires Cest leniveau de signal minimum pour eacuteviter les coupures radio

Avec NT Densiteacute de puissance de bruit thermique -174 dB m Hz NF Le facteur de bruit est le rapport du signal dentreacutee sur bruit pour deacuteterminer lesperformances damplificateur Le Facteur de bruit de leNodeB reacutecepteur est en [dB] WRB Bande passante par bloc de ressources 180 kHz SINR γ rapport signal sur interfeacuterence et bruit de lrsquoUplink NRuUL Bruit thermique par bloc de ressource pour les Uplink

II33 4 Les marges de bruitOn ne peut pas calculer lrsquoaffaiblissement de trajet maximum sans calculer les marges

de bruit qui correspondent agrave lrsquoenvironnement radio pour eacuteviter le pheacutenomegravene laquo SwissCheese raquo (surface avec trous de couverture)-Marge de peacuteneacutetration Perte de peacuteneacutetration est lrsquoatteacutenuation du signal due agrave la peacuteneacutetration aux bacirctiments Elle deacutepend du type de zone comme indique le tableau(22)

Cette marge deacutepend essentiellement de trois facteurs La freacutequence du signal Les pertes varient selon la freacutequence du signal Le type des bacirctiments Essentiellement le mateacuteriel de construction (brique boispierre verre hellip) La structure des bacirctiments densiteacute et eacutepaisseur des murs nombre et dimensions desfenecirctres-Perte de types de signal (Body)Le tableau (23) montre le taux de perte pour un signal vocal Crsquoest lrsquoaffaiblissement ducirc agrave lrsquoabsorption drsquoune partie de lrsquoeacutenergie transmise par le corps humain (seulement pour le service vocal)

-Marge de shadowing Crsquoest lrsquoeffet masque les variations du signal due au obstacle qui existe dans le milieu depropagation Les mesures reacuteelles du terrain ont montreacute que lrsquoeffet de masque est une valeuraleacuteatoire Log Normale (Logarithme est une variable aleacuteatoire Gaussienne) qui deacutepend de - Probabiliteacute de couverture zone densiteacute de lrsquoenvironnement- standard de deacuteviation

-Eacutevanouissement rapide Perte de Rayleigh crsquoest lrsquoeffet de Multi-trajet apparaicirct lorsque le signal eacutemis passe par des chemins diffeacuterents et donc la reacutecepteur reccediloit le mecircme signal agrave partir des chemins diffeacuterentsNotant que le marge drsquoeacutevanouissement Rapide = 1 2 dB-Marge des lignes drsquoalimentation (Feeder)Crsquoest une perte causeacutee par les divers dispositifs qui sont situeacutes sur le trajet de lrsquoantenne vers reacutecepteur comme la perte de la ligne drsquoalimentation selon qui deacutepend de la longueur de la ligne les connecteurs et les jumpers (sauts)La figure ci-dessous montre les connexions typiques du systegraveme dalimentation de lantenne dans une station de base

La formule de calcul de la perte de la ligne est la suivanteLength feeder = Base station height + 5mPerte Feeder (dB) = Feeder loss100m timesFeeder length100mPerte de Jumper = 12 cm feeder times nbre de cavaliers (jumpers) (211)Perte de connecteurs= nbre de cavaliers (jumpers) times 2times01 dBLe tableau 25 illustre les pertes de feeder (ligne drsquoalimentation)-Marge drsquointerfeacuterence En LTE un utilisateur ninterfegravere pas avec dautres utilisateurs dans la mecircme cellule car ils sont seacutepareacutes dans le domaine freacutequence temps mais on parle de linterfeacuterence avec des cellules voisines Une marge dinterfeacuterence sera introduite dans le bilan de liaison pour compenser laugmentation du bruit et maintenir lrsquoeacutequilibre

Avec Qul facteur de charge du systegraveme de liaison montante F facteur drsquointerfeacuterence cellulaire avec la cellule en service2335 Puissance par bloc de ressource EIRP (Effective Isotropic RadiatedPower)Puissance isotrope rayonneacutee est la quantiteacute deacutenergie dune antenne isotrope theacuteoriquequi prendre en compte les pertes dans la ligne de transmission et les connecteurs et le gain de lantenne En suppose que tous les blocs de ressources ont la mecircme puissance P (UErb) qui est calculeacute de la maniegravere suivante

233 6 Equation bilan de liaison UplinkLa figure ci-dessus illustre le bilan de liaison pour la liaison montant Uplink

Son eacutequation est comme suit

Avec Lpmax Maximum perte de trajet autoriseacute pour la propagation dans lair [dB] Perte= perte Peacuteneacutetration voiture (L10514631051463 ) + perte de peacuteneacutetration du bacirctiment (Lbp) +perte de corps (Lb) + BLNF+ BIUL TMA gain= 2 dB gains ou 5 dB pour MIMO Perte Peacuteneacutetration voiture =6dB BLNF log-normale marge deacutevanouissement [dB] Ga Somme des gains delantenne eNodeB et gain dantenne de leacutequipementutilisateur [dBi] Lj Jumper et connecteurs drsquoantenne [dB]II4 Calcul de la couverture pour les DownLinkLe bilan de liaison pour les DownLink est calculeacutee pour- Pour deacuteterminer les limites du lien- Pour deacuteterminer le deacutebit binaire supporteacute par les liens descendantsLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Perte de trajets (DownLink)- Deacutebit requis- Puissance par bloc de ressources- Marge dinterfeacuterence- Bilan de liaison (DownLink)-La sensibiliteacute du reacutecepteur UE-Le deacutebit binaire sur la bordure de la cellule241 Pertes de trajetLrsquoaffaiblissement du parcours maximum MAPldl est calculeacute agrave partir du MAPlul pourles liens montants242 Deacutebit binaire requis On doit diviseacutee Rreq par nRB pour obtenir le deacutebit binaire requis nest pas exprimeacutepar bloc de ressources comme montre lrsquoeacutequation (29) preacuteceacutedenteLa puissance est partageacutee par tous les blocs de ressources sa formule est la suivante

Avec P est la somme des puissances de tous les uniteacutes radio dans la cellule244 Augmentation du bruit agrave la bordure de la celluleLe bruit de liaison descendante BIdl sur lrsquoEDGE (bord) de la cellule est neacutecessairepour le bilan de liaison Il est calculeacutee par lrsquoexpression suivante

Avec

Qdl facteur de charge de la liaison descendante Fc Le ratio moyen entre les puissances reccedilues dautres cellules Nrb dl bruit thermique par bloc de ressources dans la liaison descendante deacutefini parNt + Nf 10 log (WRB)

Nf UE bruit = 7 dB Lsa max atteacutenuation du signal en liaison descendanteLsa max est calculeacutee dans leacutechelle logarithmique de la perte de trajet maximale MAPLul Lrsquoexpression est la suivante

245 Equation bilan de liaison DownLinkLa figure ci-dessous illustre lrsquoeacutequation de bilan de liaison pour les liens descendant

Lpmax est deacutecrit par leacutequation suivante

Avec

II46 La sensibiliteacute du lrsquoeacutequipement utilisateur reacutecepteurLrsquoeacutequation est comme suit

II47 SINR agrave la bordure de la CelluleLrsquoestimation de SINR sur le bord dune cellule est calculeacutee agrave partir de Lpmax Soneacutequation est la suivante

Le nouveau Lsa max est appliqueacute pour obtenir une nouvelle BIdl On parle drsquoun systegravemeDownLink limiteacutee lorsque la qualiteacute drsquoUplink deacutepasse lexigenceOn applique Lsa max de la liaison descendante pour obtenir un nouveau Lpmax et Bidl parlrsquoexpression suivante

Avec H Facteur daffaiblissement de propagation utiliseacutee dans le dimensionnement decouverture et de capaciteacute deacutepend de la geacuteomeacutetrie du site diagramme dantenneexposant de propagation et la hauteur de lantenne de station de base Une valeur deH = 036 est recommandeacute pour le dimensionnement249 Les modes de transmissionLes modes de transmission disponibles sont les suivantesbull Single Input Multiple Output (SIMO) en utilisant une antenne TX dans la station de base etdeux antennes RX agrave leacutequipement utilisateurbull TX diversiteacute en utilisant deux antennes TX et RX deux antennes dans la station de basebull Open Loop Spatial Multiplexing (OLSM) en utilisant deux antennes TX et RX deuxantennes agrave la station de base Cas de liaison descendante-Techniques Antenne SIMO 1x2 2x2 TX diversiteacute Multiplexage Spatial boucle ouverte(Open loop Spatial Multiplexing OLSM) 2x2-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM 64-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300 Cas de liaison montante-Techniques dantenne 2-branch RX diversity-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300Les reacutesultats y compris une marge drsquoimpleacutementation est comme suit

Avec

a0 a1 a2 et a3 sont des paramegravetres empiriques SINR γ est exprimeacutee en dBLe paramegravetre a0 semi-empirique repreacutesente le deacutebit maximum pouvant ecirctre obtenue dans un bloc de ressources La relation inverse entre γ et Rrb est comme suit

Les paramegravetres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant

Les paramegravetres semi empiriques pour lrsquoUpLink sont obtenus par le tableau suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

II3 Dimensionnement de couverture

Des eacuteveacutenements peuvent limiter La couverture drsquoune station de base comme les perturbations provoqueacutees par certains pheacutenomegravenes Le problegraveme de couverture apparait lorsque les ondes eacutemises par le mobile nrsquoarrivent pas agrave la station de base la plus proche ou bien lorsque celles eacutemises par lrsquoantenne des eNodeB nrsquoarrivent pas avec une puissance suffisamment deacutetectable par la station mobileLa mauvaise couverture provoque une eacuteleacutevation de taux drsquoeacutechec drsquoaccegraves taux de coupure de communication taux de HandoverII31 Les eacutetapes de dimensionnement de couvertureLes eacutetapes de dimensionnement de couverture sont- Exigence de qualiteacute Lexigence de qualiteacute de couverture est qursquoune certaine probabiliteacute doit ecirctre atteinte avec le deacutebit binaire exigeacute-Dimensionnement de liaison montante Nous cherchons agrave cette eacutetape le rayon de la cellule agrave partir du deacutebit binaire agrave la bordure de la cellule- Dimensionnement de liaison descendante Si les exigences de qualiteacute de liaison descendante sont remplies la distance de site agrave site est calculeacutee et puis compareacutee avec le reacutesultat limite de lrsquoUplink-Couverture de canaux de controcircle La performance du canal de controcircle agrave la bordure de la cellule doit ecirctre veacuterifieacutee par rapport agrave la valeur de la distance intersites calculeacutee

II32 Le calcul agrave faire Nous devons estimer la distance maximale entre un eacutemetteur et un reacutecepteur tout enreacutepondant aux exigences de performances dans les conditions de propagationDonc le premier pas agrave faire est de deacuteterminer lrsquoaffaiblissement de parcours maximal(Maximum Allowable PathLoss MAPL) en passant par le bilan de liaison radio (RLB)Nous allons suivre le calcul suivant comme indique la figure ci-dessous

II321 Bilan de liaison Radio RLBLe RLB donne la perte de trajet maximale autoriseacutee et agrave partir de laquelle la taille descellules est calculeacutee en utilisant un modegravele de propagation approprieacuteLe RLB pris en compte Puissances deacutemission les gains les pertes dantenne les gains de diversiteacute les marges drsquointerfeacuterencePour LTE leacutequation RLB de base est comme suit (en dB)

II322 Modegravele de Propagation Le modegravele de propagation permet drsquoestimer la valeur de lrsquoatteacutenuation de trajet OnDiffeacuterencie plusieurs types de modegraveles Modegraveles empiriques est une formule matheacutematique utiliseacutee pour permette preacutedire limpact dun eacutemetteur sur une certaine zone de reacuteception Modegraveles physiques preacutedire la propagation des ondes radio et calculer les trajets des ondes radio en tenant compte des pheacutenomegravenes de reacuteflexion et diffractionPour notre eacutetude nous allons choisir le modegravele de propagation empirique Sa formule deacutepend de plusieurs facteurs agrave savoir La freacutequence de lrsquoonde TX hauteur de lantenne(Les hauteurs des antennes de lrsquoeacutemission et de la reacuteception) RX hauteur de lantenne et dautres La distance parcourue Type de terrain Clutter (caracteacuteristiques et densiteacute des bacirctiments) etcCes modegraveles ne peuvent pas preacutedire le comportement 100 exacte de la liaison radio mais ils preacutedisent le comportement le plus probableIls sont utiliseacutes pour preacutedire le rayon de la cellule agrave partir de la perte de trajet maximaleautoriseacuteeIl est important de noter que les modegraveles de propagation deacutepend du type de zones comme Urbaines suburbaines et ruralesLa modegravele empirique le plus connus est lrsquoOkumura HATA MODEL il est baseacute sur les mesures drsquoOkumura prises dans la reacutegion de Tokyo au Japon Le Hata Modegravele est aussi le modegravele de propagation utiliseacute par Tunisie TelecomLe modegravele de Hata a eacuteteacute adapteacute pour les limites suivantes Freacutequence (f) 150 agrave 1000 MHzHauteur de la station de base (Hb) 10 agrave 200 m (deacutepend toujours de la zone clutter)Hauteur du terminal mobile (Hm) 1 agrave 10 mDistance (d) 1 agrave 20 kmLrsquoaffaiblissement selon ce modegravele est donneacute par les eacutequations suivantes

II33 Calcul de la couverture pour les UplinkLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Deacutebit requis- SINR requis au reacutecepteur- sensibiliteacute reacutecepteur ENodeB- bruit Uplink (marge dinterfeacuterence)- Bilan de liaison

II33 1 Deacutebit requis On commence par deacutefinir lexigence de qualiteacute qui est exprimeacutee comme un deacutebitbinaire deacutetermineacute qui peut ecirctre fournie agrave un utilisateur sur les bordures de la celluleLe deacutebit binaire requis deacutepend du service pour lequel le systegraveme est dimensionneacute Tous les

calculs sont effectueacutes par bloc de ressourcesLe deacutebit binaire requis Rreq est diviseacute par le nombre de blocs de ressources nRB pourobtenir le deacutebit binaire par nbre de bloc

Le nombre nRB peut ecirctre choisi librement mais dans les limites de la bande passante comme montre le tableau(21)- Avec un petit nRB le deacutebit binaire requis peuvent ecirctre satisfaits avec un minimum deRessources Ce qui de maximiser la capaciteacute des autres utilisateurs-Avec un grand nRB les blocs transmis sont reacuteparties sur un intervalle de freacutequence avec un moins deacutenergie utiliseacutee par le bloc

II332 SINR requis Crsquoest un indicateur de la performance du systegraveme Plus il est faible plus le systegraveme estperformantLe SINR deacutepend du nombre du bloc de ressource comme indique la figure suivante

II33 3 Sensibiliteacute eNodeB reacutecepteur La sensibiliteacute des eNodeB est la puissance du signal que le reacutecepteur doit la recevoirpour reacutealiser une performance speacutecifique en absence des interfeacuterences intercellulaires Cest leniveau de signal minimum pour eacuteviter les coupures radio

Avec NT Densiteacute de puissance de bruit thermique -174 dB m Hz NF Le facteur de bruit est le rapport du signal dentreacutee sur bruit pour deacuteterminer lesperformances damplificateur Le Facteur de bruit de leNodeB reacutecepteur est en [dB] WRB Bande passante par bloc de ressources 180 kHz SINR γ rapport signal sur interfeacuterence et bruit de lrsquoUplink NRuUL Bruit thermique par bloc de ressource pour les Uplink

II33 4 Les marges de bruitOn ne peut pas calculer lrsquoaffaiblissement de trajet maximum sans calculer les marges

de bruit qui correspondent agrave lrsquoenvironnement radio pour eacuteviter le pheacutenomegravene laquo SwissCheese raquo (surface avec trous de couverture)-Marge de peacuteneacutetration Perte de peacuteneacutetration est lrsquoatteacutenuation du signal due agrave la peacuteneacutetration aux bacirctiments Elle deacutepend du type de zone comme indique le tableau(22)

Cette marge deacutepend essentiellement de trois facteurs La freacutequence du signal Les pertes varient selon la freacutequence du signal Le type des bacirctiments Essentiellement le mateacuteriel de construction (brique boispierre verre hellip) La structure des bacirctiments densiteacute et eacutepaisseur des murs nombre et dimensions desfenecirctres-Perte de types de signal (Body)Le tableau (23) montre le taux de perte pour un signal vocal Crsquoest lrsquoaffaiblissement ducirc agrave lrsquoabsorption drsquoune partie de lrsquoeacutenergie transmise par le corps humain (seulement pour le service vocal)

-Marge de shadowing Crsquoest lrsquoeffet masque les variations du signal due au obstacle qui existe dans le milieu depropagation Les mesures reacuteelles du terrain ont montreacute que lrsquoeffet de masque est une valeuraleacuteatoire Log Normale (Logarithme est une variable aleacuteatoire Gaussienne) qui deacutepend de - Probabiliteacute de couverture zone densiteacute de lrsquoenvironnement- standard de deacuteviation

-Eacutevanouissement rapide Perte de Rayleigh crsquoest lrsquoeffet de Multi-trajet apparaicirct lorsque le signal eacutemis passe par des chemins diffeacuterents et donc la reacutecepteur reccediloit le mecircme signal agrave partir des chemins diffeacuterentsNotant que le marge drsquoeacutevanouissement Rapide = 1 2 dB-Marge des lignes drsquoalimentation (Feeder)Crsquoest une perte causeacutee par les divers dispositifs qui sont situeacutes sur le trajet de lrsquoantenne vers reacutecepteur comme la perte de la ligne drsquoalimentation selon qui deacutepend de la longueur de la ligne les connecteurs et les jumpers (sauts)La figure ci-dessous montre les connexions typiques du systegraveme dalimentation de lantenne dans une station de base

La formule de calcul de la perte de la ligne est la suivanteLength feeder = Base station height + 5mPerte Feeder (dB) = Feeder loss100m timesFeeder length100mPerte de Jumper = 12 cm feeder times nbre de cavaliers (jumpers) (211)Perte de connecteurs= nbre de cavaliers (jumpers) times 2times01 dBLe tableau 25 illustre les pertes de feeder (ligne drsquoalimentation)-Marge drsquointerfeacuterence En LTE un utilisateur ninterfegravere pas avec dautres utilisateurs dans la mecircme cellule car ils sont seacutepareacutes dans le domaine freacutequence temps mais on parle de linterfeacuterence avec des cellules voisines Une marge dinterfeacuterence sera introduite dans le bilan de liaison pour compenser laugmentation du bruit et maintenir lrsquoeacutequilibre

Avec Qul facteur de charge du systegraveme de liaison montante F facteur drsquointerfeacuterence cellulaire avec la cellule en service2335 Puissance par bloc de ressource EIRP (Effective Isotropic RadiatedPower)Puissance isotrope rayonneacutee est la quantiteacute deacutenergie dune antenne isotrope theacuteoriquequi prendre en compte les pertes dans la ligne de transmission et les connecteurs et le gain de lantenne En suppose que tous les blocs de ressources ont la mecircme puissance P (UErb) qui est calculeacute de la maniegravere suivante

233 6 Equation bilan de liaison UplinkLa figure ci-dessus illustre le bilan de liaison pour la liaison montant Uplink

Son eacutequation est comme suit

Avec Lpmax Maximum perte de trajet autoriseacute pour la propagation dans lair [dB] Perte= perte Peacuteneacutetration voiture (L10514631051463 ) + perte de peacuteneacutetration du bacirctiment (Lbp) +perte de corps (Lb) + BLNF+ BIUL TMA gain= 2 dB gains ou 5 dB pour MIMO Perte Peacuteneacutetration voiture =6dB BLNF log-normale marge deacutevanouissement [dB] Ga Somme des gains delantenne eNodeB et gain dantenne de leacutequipementutilisateur [dBi] Lj Jumper et connecteurs drsquoantenne [dB]II4 Calcul de la couverture pour les DownLinkLe bilan de liaison pour les DownLink est calculeacutee pour- Pour deacuteterminer les limites du lien- Pour deacuteterminer le deacutebit binaire supporteacute par les liens descendantsLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Perte de trajets (DownLink)- Deacutebit requis- Puissance par bloc de ressources- Marge dinterfeacuterence- Bilan de liaison (DownLink)-La sensibiliteacute du reacutecepteur UE-Le deacutebit binaire sur la bordure de la cellule241 Pertes de trajetLrsquoaffaiblissement du parcours maximum MAPldl est calculeacute agrave partir du MAPlul pourles liens montants242 Deacutebit binaire requis On doit diviseacutee Rreq par nRB pour obtenir le deacutebit binaire requis nest pas exprimeacutepar bloc de ressources comme montre lrsquoeacutequation (29) preacuteceacutedenteLa puissance est partageacutee par tous les blocs de ressources sa formule est la suivante

Avec P est la somme des puissances de tous les uniteacutes radio dans la cellule244 Augmentation du bruit agrave la bordure de la celluleLe bruit de liaison descendante BIdl sur lrsquoEDGE (bord) de la cellule est neacutecessairepour le bilan de liaison Il est calculeacutee par lrsquoexpression suivante

Avec

Qdl facteur de charge de la liaison descendante Fc Le ratio moyen entre les puissances reccedilues dautres cellules Nrb dl bruit thermique par bloc de ressources dans la liaison descendante deacutefini parNt + Nf 10 log (WRB)

Nf UE bruit = 7 dB Lsa max atteacutenuation du signal en liaison descendanteLsa max est calculeacutee dans leacutechelle logarithmique de la perte de trajet maximale MAPLul Lrsquoexpression est la suivante

245 Equation bilan de liaison DownLinkLa figure ci-dessous illustre lrsquoeacutequation de bilan de liaison pour les liens descendant

Lpmax est deacutecrit par leacutequation suivante

Avec

II46 La sensibiliteacute du lrsquoeacutequipement utilisateur reacutecepteurLrsquoeacutequation est comme suit

II47 SINR agrave la bordure de la CelluleLrsquoestimation de SINR sur le bord dune cellule est calculeacutee agrave partir de Lpmax Soneacutequation est la suivante

Le nouveau Lsa max est appliqueacute pour obtenir une nouvelle BIdl On parle drsquoun systegravemeDownLink limiteacutee lorsque la qualiteacute drsquoUplink deacutepasse lexigenceOn applique Lsa max de la liaison descendante pour obtenir un nouveau Lpmax et Bidl parlrsquoexpression suivante

Avec H Facteur daffaiblissement de propagation utiliseacutee dans le dimensionnement decouverture et de capaciteacute deacutepend de la geacuteomeacutetrie du site diagramme dantenneexposant de propagation et la hauteur de lantenne de station de base Une valeur deH = 036 est recommandeacute pour le dimensionnement249 Les modes de transmissionLes modes de transmission disponibles sont les suivantesbull Single Input Multiple Output (SIMO) en utilisant une antenne TX dans la station de base etdeux antennes RX agrave leacutequipement utilisateurbull TX diversiteacute en utilisant deux antennes TX et RX deux antennes dans la station de basebull Open Loop Spatial Multiplexing (OLSM) en utilisant deux antennes TX et RX deuxantennes agrave la station de base Cas de liaison descendante-Techniques Antenne SIMO 1x2 2x2 TX diversiteacute Multiplexage Spatial boucle ouverte(Open loop Spatial Multiplexing OLSM) 2x2-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM 64-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300 Cas de liaison montante-Techniques dantenne 2-branch RX diversity-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300Les reacutesultats y compris une marge drsquoimpleacutementation est comme suit

Avec

a0 a1 a2 et a3 sont des paramegravetres empiriques SINR γ est exprimeacutee en dBLe paramegravetre a0 semi-empirique repreacutesente le deacutebit maximum pouvant ecirctre obtenue dans un bloc de ressources La relation inverse entre γ et Rrb est comme suit

Les paramegravetres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant

Les paramegravetres semi empiriques pour lrsquoUpLink sont obtenus par le tableau suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

II321 Bilan de liaison Radio RLBLe RLB donne la perte de trajet maximale autoriseacutee et agrave partir de laquelle la taille descellules est calculeacutee en utilisant un modegravele de propagation approprieacuteLe RLB pris en compte Puissances deacutemission les gains les pertes dantenne les gains de diversiteacute les marges drsquointerfeacuterencePour LTE leacutequation RLB de base est comme suit (en dB)

II322 Modegravele de Propagation Le modegravele de propagation permet drsquoestimer la valeur de lrsquoatteacutenuation de trajet OnDiffeacuterencie plusieurs types de modegraveles Modegraveles empiriques est une formule matheacutematique utiliseacutee pour permette preacutedire limpact dun eacutemetteur sur une certaine zone de reacuteception Modegraveles physiques preacutedire la propagation des ondes radio et calculer les trajets des ondes radio en tenant compte des pheacutenomegravenes de reacuteflexion et diffractionPour notre eacutetude nous allons choisir le modegravele de propagation empirique Sa formule deacutepend de plusieurs facteurs agrave savoir La freacutequence de lrsquoonde TX hauteur de lantenne(Les hauteurs des antennes de lrsquoeacutemission et de la reacuteception) RX hauteur de lantenne et dautres La distance parcourue Type de terrain Clutter (caracteacuteristiques et densiteacute des bacirctiments) etcCes modegraveles ne peuvent pas preacutedire le comportement 100 exacte de la liaison radio mais ils preacutedisent le comportement le plus probableIls sont utiliseacutes pour preacutedire le rayon de la cellule agrave partir de la perte de trajet maximaleautoriseacuteeIl est important de noter que les modegraveles de propagation deacutepend du type de zones comme Urbaines suburbaines et ruralesLa modegravele empirique le plus connus est lrsquoOkumura HATA MODEL il est baseacute sur les mesures drsquoOkumura prises dans la reacutegion de Tokyo au Japon Le Hata Modegravele est aussi le modegravele de propagation utiliseacute par Tunisie TelecomLe modegravele de Hata a eacuteteacute adapteacute pour les limites suivantes Freacutequence (f) 150 agrave 1000 MHzHauteur de la station de base (Hb) 10 agrave 200 m (deacutepend toujours de la zone clutter)Hauteur du terminal mobile (Hm) 1 agrave 10 mDistance (d) 1 agrave 20 kmLrsquoaffaiblissement selon ce modegravele est donneacute par les eacutequations suivantes

II33 Calcul de la couverture pour les UplinkLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Deacutebit requis- SINR requis au reacutecepteur- sensibiliteacute reacutecepteur ENodeB- bruit Uplink (marge dinterfeacuterence)- Bilan de liaison

II33 1 Deacutebit requis On commence par deacutefinir lexigence de qualiteacute qui est exprimeacutee comme un deacutebitbinaire deacutetermineacute qui peut ecirctre fournie agrave un utilisateur sur les bordures de la celluleLe deacutebit binaire requis deacutepend du service pour lequel le systegraveme est dimensionneacute Tous les

calculs sont effectueacutes par bloc de ressourcesLe deacutebit binaire requis Rreq est diviseacute par le nombre de blocs de ressources nRB pourobtenir le deacutebit binaire par nbre de bloc

Le nombre nRB peut ecirctre choisi librement mais dans les limites de la bande passante comme montre le tableau(21)- Avec un petit nRB le deacutebit binaire requis peuvent ecirctre satisfaits avec un minimum deRessources Ce qui de maximiser la capaciteacute des autres utilisateurs-Avec un grand nRB les blocs transmis sont reacuteparties sur un intervalle de freacutequence avec un moins deacutenergie utiliseacutee par le bloc

II332 SINR requis Crsquoest un indicateur de la performance du systegraveme Plus il est faible plus le systegraveme estperformantLe SINR deacutepend du nombre du bloc de ressource comme indique la figure suivante

II33 3 Sensibiliteacute eNodeB reacutecepteur La sensibiliteacute des eNodeB est la puissance du signal que le reacutecepteur doit la recevoirpour reacutealiser une performance speacutecifique en absence des interfeacuterences intercellulaires Cest leniveau de signal minimum pour eacuteviter les coupures radio

Avec NT Densiteacute de puissance de bruit thermique -174 dB m Hz NF Le facteur de bruit est le rapport du signal dentreacutee sur bruit pour deacuteterminer lesperformances damplificateur Le Facteur de bruit de leNodeB reacutecepteur est en [dB] WRB Bande passante par bloc de ressources 180 kHz SINR γ rapport signal sur interfeacuterence et bruit de lrsquoUplink NRuUL Bruit thermique par bloc de ressource pour les Uplink

II33 4 Les marges de bruitOn ne peut pas calculer lrsquoaffaiblissement de trajet maximum sans calculer les marges

de bruit qui correspondent agrave lrsquoenvironnement radio pour eacuteviter le pheacutenomegravene laquo SwissCheese raquo (surface avec trous de couverture)-Marge de peacuteneacutetration Perte de peacuteneacutetration est lrsquoatteacutenuation du signal due agrave la peacuteneacutetration aux bacirctiments Elle deacutepend du type de zone comme indique le tableau(22)

Cette marge deacutepend essentiellement de trois facteurs La freacutequence du signal Les pertes varient selon la freacutequence du signal Le type des bacirctiments Essentiellement le mateacuteriel de construction (brique boispierre verre hellip) La structure des bacirctiments densiteacute et eacutepaisseur des murs nombre et dimensions desfenecirctres-Perte de types de signal (Body)Le tableau (23) montre le taux de perte pour un signal vocal Crsquoest lrsquoaffaiblissement ducirc agrave lrsquoabsorption drsquoune partie de lrsquoeacutenergie transmise par le corps humain (seulement pour le service vocal)

-Marge de shadowing Crsquoest lrsquoeffet masque les variations du signal due au obstacle qui existe dans le milieu depropagation Les mesures reacuteelles du terrain ont montreacute que lrsquoeffet de masque est une valeuraleacuteatoire Log Normale (Logarithme est une variable aleacuteatoire Gaussienne) qui deacutepend de - Probabiliteacute de couverture zone densiteacute de lrsquoenvironnement- standard de deacuteviation

-Eacutevanouissement rapide Perte de Rayleigh crsquoest lrsquoeffet de Multi-trajet apparaicirct lorsque le signal eacutemis passe par des chemins diffeacuterents et donc la reacutecepteur reccediloit le mecircme signal agrave partir des chemins diffeacuterentsNotant que le marge drsquoeacutevanouissement Rapide = 1 2 dB-Marge des lignes drsquoalimentation (Feeder)Crsquoest une perte causeacutee par les divers dispositifs qui sont situeacutes sur le trajet de lrsquoantenne vers reacutecepteur comme la perte de la ligne drsquoalimentation selon qui deacutepend de la longueur de la ligne les connecteurs et les jumpers (sauts)La figure ci-dessous montre les connexions typiques du systegraveme dalimentation de lantenne dans une station de base

La formule de calcul de la perte de la ligne est la suivanteLength feeder = Base station height + 5mPerte Feeder (dB) = Feeder loss100m timesFeeder length100mPerte de Jumper = 12 cm feeder times nbre de cavaliers (jumpers) (211)Perte de connecteurs= nbre de cavaliers (jumpers) times 2times01 dBLe tableau 25 illustre les pertes de feeder (ligne drsquoalimentation)-Marge drsquointerfeacuterence En LTE un utilisateur ninterfegravere pas avec dautres utilisateurs dans la mecircme cellule car ils sont seacutepareacutes dans le domaine freacutequence temps mais on parle de linterfeacuterence avec des cellules voisines Une marge dinterfeacuterence sera introduite dans le bilan de liaison pour compenser laugmentation du bruit et maintenir lrsquoeacutequilibre

Avec Qul facteur de charge du systegraveme de liaison montante F facteur drsquointerfeacuterence cellulaire avec la cellule en service2335 Puissance par bloc de ressource EIRP (Effective Isotropic RadiatedPower)Puissance isotrope rayonneacutee est la quantiteacute deacutenergie dune antenne isotrope theacuteoriquequi prendre en compte les pertes dans la ligne de transmission et les connecteurs et le gain de lantenne En suppose que tous les blocs de ressources ont la mecircme puissance P (UErb) qui est calculeacute de la maniegravere suivante

233 6 Equation bilan de liaison UplinkLa figure ci-dessus illustre le bilan de liaison pour la liaison montant Uplink

Son eacutequation est comme suit

Avec Lpmax Maximum perte de trajet autoriseacute pour la propagation dans lair [dB] Perte= perte Peacuteneacutetration voiture (L10514631051463 ) + perte de peacuteneacutetration du bacirctiment (Lbp) +perte de corps (Lb) + BLNF+ BIUL TMA gain= 2 dB gains ou 5 dB pour MIMO Perte Peacuteneacutetration voiture =6dB BLNF log-normale marge deacutevanouissement [dB] Ga Somme des gains delantenne eNodeB et gain dantenne de leacutequipementutilisateur [dBi] Lj Jumper et connecteurs drsquoantenne [dB]II4 Calcul de la couverture pour les DownLinkLe bilan de liaison pour les DownLink est calculeacutee pour- Pour deacuteterminer les limites du lien- Pour deacuteterminer le deacutebit binaire supporteacute par les liens descendantsLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Perte de trajets (DownLink)- Deacutebit requis- Puissance par bloc de ressources- Marge dinterfeacuterence- Bilan de liaison (DownLink)-La sensibiliteacute du reacutecepteur UE-Le deacutebit binaire sur la bordure de la cellule241 Pertes de trajetLrsquoaffaiblissement du parcours maximum MAPldl est calculeacute agrave partir du MAPlul pourles liens montants242 Deacutebit binaire requis On doit diviseacutee Rreq par nRB pour obtenir le deacutebit binaire requis nest pas exprimeacutepar bloc de ressources comme montre lrsquoeacutequation (29) preacuteceacutedenteLa puissance est partageacutee par tous les blocs de ressources sa formule est la suivante

Avec P est la somme des puissances de tous les uniteacutes radio dans la cellule244 Augmentation du bruit agrave la bordure de la celluleLe bruit de liaison descendante BIdl sur lrsquoEDGE (bord) de la cellule est neacutecessairepour le bilan de liaison Il est calculeacutee par lrsquoexpression suivante

Avec

Qdl facteur de charge de la liaison descendante Fc Le ratio moyen entre les puissances reccedilues dautres cellules Nrb dl bruit thermique par bloc de ressources dans la liaison descendante deacutefini parNt + Nf 10 log (WRB)

Nf UE bruit = 7 dB Lsa max atteacutenuation du signal en liaison descendanteLsa max est calculeacutee dans leacutechelle logarithmique de la perte de trajet maximale MAPLul Lrsquoexpression est la suivante

245 Equation bilan de liaison DownLinkLa figure ci-dessous illustre lrsquoeacutequation de bilan de liaison pour les liens descendant

Lpmax est deacutecrit par leacutequation suivante

Avec

II46 La sensibiliteacute du lrsquoeacutequipement utilisateur reacutecepteurLrsquoeacutequation est comme suit

II47 SINR agrave la bordure de la CelluleLrsquoestimation de SINR sur le bord dune cellule est calculeacutee agrave partir de Lpmax Soneacutequation est la suivante

Le nouveau Lsa max est appliqueacute pour obtenir une nouvelle BIdl On parle drsquoun systegravemeDownLink limiteacutee lorsque la qualiteacute drsquoUplink deacutepasse lexigenceOn applique Lsa max de la liaison descendante pour obtenir un nouveau Lpmax et Bidl parlrsquoexpression suivante

Avec H Facteur daffaiblissement de propagation utiliseacutee dans le dimensionnement decouverture et de capaciteacute deacutepend de la geacuteomeacutetrie du site diagramme dantenneexposant de propagation et la hauteur de lantenne de station de base Une valeur deH = 036 est recommandeacute pour le dimensionnement249 Les modes de transmissionLes modes de transmission disponibles sont les suivantesbull Single Input Multiple Output (SIMO) en utilisant une antenne TX dans la station de base etdeux antennes RX agrave leacutequipement utilisateurbull TX diversiteacute en utilisant deux antennes TX et RX deux antennes dans la station de basebull Open Loop Spatial Multiplexing (OLSM) en utilisant deux antennes TX et RX deuxantennes agrave la station de base Cas de liaison descendante-Techniques Antenne SIMO 1x2 2x2 TX diversiteacute Multiplexage Spatial boucle ouverte(Open loop Spatial Multiplexing OLSM) 2x2-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM 64-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300 Cas de liaison montante-Techniques dantenne 2-branch RX diversity-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300Les reacutesultats y compris une marge drsquoimpleacutementation est comme suit

Avec

a0 a1 a2 et a3 sont des paramegravetres empiriques SINR γ est exprimeacutee en dBLe paramegravetre a0 semi-empirique repreacutesente le deacutebit maximum pouvant ecirctre obtenue dans un bloc de ressources La relation inverse entre γ et Rrb est comme suit

Les paramegravetres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant

Les paramegravetres semi empiriques pour lrsquoUpLink sont obtenus par le tableau suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

II322 Modegravele de Propagation Le modegravele de propagation permet drsquoestimer la valeur de lrsquoatteacutenuation de trajet OnDiffeacuterencie plusieurs types de modegraveles Modegraveles empiriques est une formule matheacutematique utiliseacutee pour permette preacutedire limpact dun eacutemetteur sur une certaine zone de reacuteception Modegraveles physiques preacutedire la propagation des ondes radio et calculer les trajets des ondes radio en tenant compte des pheacutenomegravenes de reacuteflexion et diffractionPour notre eacutetude nous allons choisir le modegravele de propagation empirique Sa formule deacutepend de plusieurs facteurs agrave savoir La freacutequence de lrsquoonde TX hauteur de lantenne(Les hauteurs des antennes de lrsquoeacutemission et de la reacuteception) RX hauteur de lantenne et dautres La distance parcourue Type de terrain Clutter (caracteacuteristiques et densiteacute des bacirctiments) etcCes modegraveles ne peuvent pas preacutedire le comportement 100 exacte de la liaison radio mais ils preacutedisent le comportement le plus probableIls sont utiliseacutes pour preacutedire le rayon de la cellule agrave partir de la perte de trajet maximaleautoriseacuteeIl est important de noter que les modegraveles de propagation deacutepend du type de zones comme Urbaines suburbaines et ruralesLa modegravele empirique le plus connus est lrsquoOkumura HATA MODEL il est baseacute sur les mesures drsquoOkumura prises dans la reacutegion de Tokyo au Japon Le Hata Modegravele est aussi le modegravele de propagation utiliseacute par Tunisie TelecomLe modegravele de Hata a eacuteteacute adapteacute pour les limites suivantes Freacutequence (f) 150 agrave 1000 MHzHauteur de la station de base (Hb) 10 agrave 200 m (deacutepend toujours de la zone clutter)Hauteur du terminal mobile (Hm) 1 agrave 10 mDistance (d) 1 agrave 20 kmLrsquoaffaiblissement selon ce modegravele est donneacute par les eacutequations suivantes

II33 Calcul de la couverture pour les UplinkLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Deacutebit requis- SINR requis au reacutecepteur- sensibiliteacute reacutecepteur ENodeB- bruit Uplink (marge dinterfeacuterence)- Bilan de liaison

II33 1 Deacutebit requis On commence par deacutefinir lexigence de qualiteacute qui est exprimeacutee comme un deacutebitbinaire deacutetermineacute qui peut ecirctre fournie agrave un utilisateur sur les bordures de la celluleLe deacutebit binaire requis deacutepend du service pour lequel le systegraveme est dimensionneacute Tous les

calculs sont effectueacutes par bloc de ressourcesLe deacutebit binaire requis Rreq est diviseacute par le nombre de blocs de ressources nRB pourobtenir le deacutebit binaire par nbre de bloc

Le nombre nRB peut ecirctre choisi librement mais dans les limites de la bande passante comme montre le tableau(21)- Avec un petit nRB le deacutebit binaire requis peuvent ecirctre satisfaits avec un minimum deRessources Ce qui de maximiser la capaciteacute des autres utilisateurs-Avec un grand nRB les blocs transmis sont reacuteparties sur un intervalle de freacutequence avec un moins deacutenergie utiliseacutee par le bloc

II332 SINR requis Crsquoest un indicateur de la performance du systegraveme Plus il est faible plus le systegraveme estperformantLe SINR deacutepend du nombre du bloc de ressource comme indique la figure suivante

II33 3 Sensibiliteacute eNodeB reacutecepteur La sensibiliteacute des eNodeB est la puissance du signal que le reacutecepteur doit la recevoirpour reacutealiser une performance speacutecifique en absence des interfeacuterences intercellulaires Cest leniveau de signal minimum pour eacuteviter les coupures radio

Avec NT Densiteacute de puissance de bruit thermique -174 dB m Hz NF Le facteur de bruit est le rapport du signal dentreacutee sur bruit pour deacuteterminer lesperformances damplificateur Le Facteur de bruit de leNodeB reacutecepteur est en [dB] WRB Bande passante par bloc de ressources 180 kHz SINR γ rapport signal sur interfeacuterence et bruit de lrsquoUplink NRuUL Bruit thermique par bloc de ressource pour les Uplink

II33 4 Les marges de bruitOn ne peut pas calculer lrsquoaffaiblissement de trajet maximum sans calculer les marges

de bruit qui correspondent agrave lrsquoenvironnement radio pour eacuteviter le pheacutenomegravene laquo SwissCheese raquo (surface avec trous de couverture)-Marge de peacuteneacutetration Perte de peacuteneacutetration est lrsquoatteacutenuation du signal due agrave la peacuteneacutetration aux bacirctiments Elle deacutepend du type de zone comme indique le tableau(22)

Cette marge deacutepend essentiellement de trois facteurs La freacutequence du signal Les pertes varient selon la freacutequence du signal Le type des bacirctiments Essentiellement le mateacuteriel de construction (brique boispierre verre hellip) La structure des bacirctiments densiteacute et eacutepaisseur des murs nombre et dimensions desfenecirctres-Perte de types de signal (Body)Le tableau (23) montre le taux de perte pour un signal vocal Crsquoest lrsquoaffaiblissement ducirc agrave lrsquoabsorption drsquoune partie de lrsquoeacutenergie transmise par le corps humain (seulement pour le service vocal)

-Marge de shadowing Crsquoest lrsquoeffet masque les variations du signal due au obstacle qui existe dans le milieu depropagation Les mesures reacuteelles du terrain ont montreacute que lrsquoeffet de masque est une valeuraleacuteatoire Log Normale (Logarithme est une variable aleacuteatoire Gaussienne) qui deacutepend de - Probabiliteacute de couverture zone densiteacute de lrsquoenvironnement- standard de deacuteviation

-Eacutevanouissement rapide Perte de Rayleigh crsquoest lrsquoeffet de Multi-trajet apparaicirct lorsque le signal eacutemis passe par des chemins diffeacuterents et donc la reacutecepteur reccediloit le mecircme signal agrave partir des chemins diffeacuterentsNotant que le marge drsquoeacutevanouissement Rapide = 1 2 dB-Marge des lignes drsquoalimentation (Feeder)Crsquoest une perte causeacutee par les divers dispositifs qui sont situeacutes sur le trajet de lrsquoantenne vers reacutecepteur comme la perte de la ligne drsquoalimentation selon qui deacutepend de la longueur de la ligne les connecteurs et les jumpers (sauts)La figure ci-dessous montre les connexions typiques du systegraveme dalimentation de lantenne dans une station de base

La formule de calcul de la perte de la ligne est la suivanteLength feeder = Base station height + 5mPerte Feeder (dB) = Feeder loss100m timesFeeder length100mPerte de Jumper = 12 cm feeder times nbre de cavaliers (jumpers) (211)Perte de connecteurs= nbre de cavaliers (jumpers) times 2times01 dBLe tableau 25 illustre les pertes de feeder (ligne drsquoalimentation)-Marge drsquointerfeacuterence En LTE un utilisateur ninterfegravere pas avec dautres utilisateurs dans la mecircme cellule car ils sont seacutepareacutes dans le domaine freacutequence temps mais on parle de linterfeacuterence avec des cellules voisines Une marge dinterfeacuterence sera introduite dans le bilan de liaison pour compenser laugmentation du bruit et maintenir lrsquoeacutequilibre

Avec Qul facteur de charge du systegraveme de liaison montante F facteur drsquointerfeacuterence cellulaire avec la cellule en service2335 Puissance par bloc de ressource EIRP (Effective Isotropic RadiatedPower)Puissance isotrope rayonneacutee est la quantiteacute deacutenergie dune antenne isotrope theacuteoriquequi prendre en compte les pertes dans la ligne de transmission et les connecteurs et le gain de lantenne En suppose que tous les blocs de ressources ont la mecircme puissance P (UErb) qui est calculeacute de la maniegravere suivante

233 6 Equation bilan de liaison UplinkLa figure ci-dessus illustre le bilan de liaison pour la liaison montant Uplink

Son eacutequation est comme suit

Avec Lpmax Maximum perte de trajet autoriseacute pour la propagation dans lair [dB] Perte= perte Peacuteneacutetration voiture (L10514631051463 ) + perte de peacuteneacutetration du bacirctiment (Lbp) +perte de corps (Lb) + BLNF+ BIUL TMA gain= 2 dB gains ou 5 dB pour MIMO Perte Peacuteneacutetration voiture =6dB BLNF log-normale marge deacutevanouissement [dB] Ga Somme des gains delantenne eNodeB et gain dantenne de leacutequipementutilisateur [dBi] Lj Jumper et connecteurs drsquoantenne [dB]II4 Calcul de la couverture pour les DownLinkLe bilan de liaison pour les DownLink est calculeacutee pour- Pour deacuteterminer les limites du lien- Pour deacuteterminer le deacutebit binaire supporteacute par les liens descendantsLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Perte de trajets (DownLink)- Deacutebit requis- Puissance par bloc de ressources- Marge dinterfeacuterence- Bilan de liaison (DownLink)-La sensibiliteacute du reacutecepteur UE-Le deacutebit binaire sur la bordure de la cellule241 Pertes de trajetLrsquoaffaiblissement du parcours maximum MAPldl est calculeacute agrave partir du MAPlul pourles liens montants242 Deacutebit binaire requis On doit diviseacutee Rreq par nRB pour obtenir le deacutebit binaire requis nest pas exprimeacutepar bloc de ressources comme montre lrsquoeacutequation (29) preacuteceacutedenteLa puissance est partageacutee par tous les blocs de ressources sa formule est la suivante

Avec P est la somme des puissances de tous les uniteacutes radio dans la cellule244 Augmentation du bruit agrave la bordure de la celluleLe bruit de liaison descendante BIdl sur lrsquoEDGE (bord) de la cellule est neacutecessairepour le bilan de liaison Il est calculeacutee par lrsquoexpression suivante

Avec

Qdl facteur de charge de la liaison descendante Fc Le ratio moyen entre les puissances reccedilues dautres cellules Nrb dl bruit thermique par bloc de ressources dans la liaison descendante deacutefini parNt + Nf 10 log (WRB)

Nf UE bruit = 7 dB Lsa max atteacutenuation du signal en liaison descendanteLsa max est calculeacutee dans leacutechelle logarithmique de la perte de trajet maximale MAPLul Lrsquoexpression est la suivante

245 Equation bilan de liaison DownLinkLa figure ci-dessous illustre lrsquoeacutequation de bilan de liaison pour les liens descendant

Lpmax est deacutecrit par leacutequation suivante

Avec

II46 La sensibiliteacute du lrsquoeacutequipement utilisateur reacutecepteurLrsquoeacutequation est comme suit

II47 SINR agrave la bordure de la CelluleLrsquoestimation de SINR sur le bord dune cellule est calculeacutee agrave partir de Lpmax Soneacutequation est la suivante

Le nouveau Lsa max est appliqueacute pour obtenir une nouvelle BIdl On parle drsquoun systegravemeDownLink limiteacutee lorsque la qualiteacute drsquoUplink deacutepasse lexigenceOn applique Lsa max de la liaison descendante pour obtenir un nouveau Lpmax et Bidl parlrsquoexpression suivante

Avec H Facteur daffaiblissement de propagation utiliseacutee dans le dimensionnement decouverture et de capaciteacute deacutepend de la geacuteomeacutetrie du site diagramme dantenneexposant de propagation et la hauteur de lantenne de station de base Une valeur deH = 036 est recommandeacute pour le dimensionnement249 Les modes de transmissionLes modes de transmission disponibles sont les suivantesbull Single Input Multiple Output (SIMO) en utilisant une antenne TX dans la station de base etdeux antennes RX agrave leacutequipement utilisateurbull TX diversiteacute en utilisant deux antennes TX et RX deux antennes dans la station de basebull Open Loop Spatial Multiplexing (OLSM) en utilisant deux antennes TX et RX deuxantennes agrave la station de base Cas de liaison descendante-Techniques Antenne SIMO 1x2 2x2 TX diversiteacute Multiplexage Spatial boucle ouverte(Open loop Spatial Multiplexing OLSM) 2x2-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM 64-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300 Cas de liaison montante-Techniques dantenne 2-branch RX diversity-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300Les reacutesultats y compris une marge drsquoimpleacutementation est comme suit

Avec

a0 a1 a2 et a3 sont des paramegravetres empiriques SINR γ est exprimeacutee en dBLe paramegravetre a0 semi-empirique repreacutesente le deacutebit maximum pouvant ecirctre obtenue dans un bloc de ressources La relation inverse entre γ et Rrb est comme suit

Les paramegravetres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant

Les paramegravetres semi empiriques pour lrsquoUpLink sont obtenus par le tableau suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

II33 Calcul de la couverture pour les UplinkLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Deacutebit requis- SINR requis au reacutecepteur- sensibiliteacute reacutecepteur ENodeB- bruit Uplink (marge dinterfeacuterence)- Bilan de liaison

II33 1 Deacutebit requis On commence par deacutefinir lexigence de qualiteacute qui est exprimeacutee comme un deacutebitbinaire deacutetermineacute qui peut ecirctre fournie agrave un utilisateur sur les bordures de la celluleLe deacutebit binaire requis deacutepend du service pour lequel le systegraveme est dimensionneacute Tous les

calculs sont effectueacutes par bloc de ressourcesLe deacutebit binaire requis Rreq est diviseacute par le nombre de blocs de ressources nRB pourobtenir le deacutebit binaire par nbre de bloc

Le nombre nRB peut ecirctre choisi librement mais dans les limites de la bande passante comme montre le tableau(21)- Avec un petit nRB le deacutebit binaire requis peuvent ecirctre satisfaits avec un minimum deRessources Ce qui de maximiser la capaciteacute des autres utilisateurs-Avec un grand nRB les blocs transmis sont reacuteparties sur un intervalle de freacutequence avec un moins deacutenergie utiliseacutee par le bloc

II332 SINR requis Crsquoest un indicateur de la performance du systegraveme Plus il est faible plus le systegraveme estperformantLe SINR deacutepend du nombre du bloc de ressource comme indique la figure suivante

II33 3 Sensibiliteacute eNodeB reacutecepteur La sensibiliteacute des eNodeB est la puissance du signal que le reacutecepteur doit la recevoirpour reacutealiser une performance speacutecifique en absence des interfeacuterences intercellulaires Cest leniveau de signal minimum pour eacuteviter les coupures radio

Avec NT Densiteacute de puissance de bruit thermique -174 dB m Hz NF Le facteur de bruit est le rapport du signal dentreacutee sur bruit pour deacuteterminer lesperformances damplificateur Le Facteur de bruit de leNodeB reacutecepteur est en [dB] WRB Bande passante par bloc de ressources 180 kHz SINR γ rapport signal sur interfeacuterence et bruit de lrsquoUplink NRuUL Bruit thermique par bloc de ressource pour les Uplink

II33 4 Les marges de bruitOn ne peut pas calculer lrsquoaffaiblissement de trajet maximum sans calculer les marges

de bruit qui correspondent agrave lrsquoenvironnement radio pour eacuteviter le pheacutenomegravene laquo SwissCheese raquo (surface avec trous de couverture)-Marge de peacuteneacutetration Perte de peacuteneacutetration est lrsquoatteacutenuation du signal due agrave la peacuteneacutetration aux bacirctiments Elle deacutepend du type de zone comme indique le tableau(22)

Cette marge deacutepend essentiellement de trois facteurs La freacutequence du signal Les pertes varient selon la freacutequence du signal Le type des bacirctiments Essentiellement le mateacuteriel de construction (brique boispierre verre hellip) La structure des bacirctiments densiteacute et eacutepaisseur des murs nombre et dimensions desfenecirctres-Perte de types de signal (Body)Le tableau (23) montre le taux de perte pour un signal vocal Crsquoest lrsquoaffaiblissement ducirc agrave lrsquoabsorption drsquoune partie de lrsquoeacutenergie transmise par le corps humain (seulement pour le service vocal)

-Marge de shadowing Crsquoest lrsquoeffet masque les variations du signal due au obstacle qui existe dans le milieu depropagation Les mesures reacuteelles du terrain ont montreacute que lrsquoeffet de masque est une valeuraleacuteatoire Log Normale (Logarithme est une variable aleacuteatoire Gaussienne) qui deacutepend de - Probabiliteacute de couverture zone densiteacute de lrsquoenvironnement- standard de deacuteviation

-Eacutevanouissement rapide Perte de Rayleigh crsquoest lrsquoeffet de Multi-trajet apparaicirct lorsque le signal eacutemis passe par des chemins diffeacuterents et donc la reacutecepteur reccediloit le mecircme signal agrave partir des chemins diffeacuterentsNotant que le marge drsquoeacutevanouissement Rapide = 1 2 dB-Marge des lignes drsquoalimentation (Feeder)Crsquoest une perte causeacutee par les divers dispositifs qui sont situeacutes sur le trajet de lrsquoantenne vers reacutecepteur comme la perte de la ligne drsquoalimentation selon qui deacutepend de la longueur de la ligne les connecteurs et les jumpers (sauts)La figure ci-dessous montre les connexions typiques du systegraveme dalimentation de lantenne dans une station de base

La formule de calcul de la perte de la ligne est la suivanteLength feeder = Base station height + 5mPerte Feeder (dB) = Feeder loss100m timesFeeder length100mPerte de Jumper = 12 cm feeder times nbre de cavaliers (jumpers) (211)Perte de connecteurs= nbre de cavaliers (jumpers) times 2times01 dBLe tableau 25 illustre les pertes de feeder (ligne drsquoalimentation)-Marge drsquointerfeacuterence En LTE un utilisateur ninterfegravere pas avec dautres utilisateurs dans la mecircme cellule car ils sont seacutepareacutes dans le domaine freacutequence temps mais on parle de linterfeacuterence avec des cellules voisines Une marge dinterfeacuterence sera introduite dans le bilan de liaison pour compenser laugmentation du bruit et maintenir lrsquoeacutequilibre

Avec Qul facteur de charge du systegraveme de liaison montante F facteur drsquointerfeacuterence cellulaire avec la cellule en service2335 Puissance par bloc de ressource EIRP (Effective Isotropic RadiatedPower)Puissance isotrope rayonneacutee est la quantiteacute deacutenergie dune antenne isotrope theacuteoriquequi prendre en compte les pertes dans la ligne de transmission et les connecteurs et le gain de lantenne En suppose que tous les blocs de ressources ont la mecircme puissance P (UErb) qui est calculeacute de la maniegravere suivante

233 6 Equation bilan de liaison UplinkLa figure ci-dessus illustre le bilan de liaison pour la liaison montant Uplink

Son eacutequation est comme suit

Avec Lpmax Maximum perte de trajet autoriseacute pour la propagation dans lair [dB] Perte= perte Peacuteneacutetration voiture (L10514631051463 ) + perte de peacuteneacutetration du bacirctiment (Lbp) +perte de corps (Lb) + BLNF+ BIUL TMA gain= 2 dB gains ou 5 dB pour MIMO Perte Peacuteneacutetration voiture =6dB BLNF log-normale marge deacutevanouissement [dB] Ga Somme des gains delantenne eNodeB et gain dantenne de leacutequipementutilisateur [dBi] Lj Jumper et connecteurs drsquoantenne [dB]II4 Calcul de la couverture pour les DownLinkLe bilan de liaison pour les DownLink est calculeacutee pour- Pour deacuteterminer les limites du lien- Pour deacuteterminer le deacutebit binaire supporteacute par les liens descendantsLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Perte de trajets (DownLink)- Deacutebit requis- Puissance par bloc de ressources- Marge dinterfeacuterence- Bilan de liaison (DownLink)-La sensibiliteacute du reacutecepteur UE-Le deacutebit binaire sur la bordure de la cellule241 Pertes de trajetLrsquoaffaiblissement du parcours maximum MAPldl est calculeacute agrave partir du MAPlul pourles liens montants242 Deacutebit binaire requis On doit diviseacutee Rreq par nRB pour obtenir le deacutebit binaire requis nest pas exprimeacutepar bloc de ressources comme montre lrsquoeacutequation (29) preacuteceacutedenteLa puissance est partageacutee par tous les blocs de ressources sa formule est la suivante

Avec P est la somme des puissances de tous les uniteacutes radio dans la cellule244 Augmentation du bruit agrave la bordure de la celluleLe bruit de liaison descendante BIdl sur lrsquoEDGE (bord) de la cellule est neacutecessairepour le bilan de liaison Il est calculeacutee par lrsquoexpression suivante

Avec

Qdl facteur de charge de la liaison descendante Fc Le ratio moyen entre les puissances reccedilues dautres cellules Nrb dl bruit thermique par bloc de ressources dans la liaison descendante deacutefini parNt + Nf 10 log (WRB)

Nf UE bruit = 7 dB Lsa max atteacutenuation du signal en liaison descendanteLsa max est calculeacutee dans leacutechelle logarithmique de la perte de trajet maximale MAPLul Lrsquoexpression est la suivante

245 Equation bilan de liaison DownLinkLa figure ci-dessous illustre lrsquoeacutequation de bilan de liaison pour les liens descendant

Lpmax est deacutecrit par leacutequation suivante

Avec

II46 La sensibiliteacute du lrsquoeacutequipement utilisateur reacutecepteurLrsquoeacutequation est comme suit

II47 SINR agrave la bordure de la CelluleLrsquoestimation de SINR sur le bord dune cellule est calculeacutee agrave partir de Lpmax Soneacutequation est la suivante

Le nouveau Lsa max est appliqueacute pour obtenir une nouvelle BIdl On parle drsquoun systegravemeDownLink limiteacutee lorsque la qualiteacute drsquoUplink deacutepasse lexigenceOn applique Lsa max de la liaison descendante pour obtenir un nouveau Lpmax et Bidl parlrsquoexpression suivante

Avec H Facteur daffaiblissement de propagation utiliseacutee dans le dimensionnement decouverture et de capaciteacute deacutepend de la geacuteomeacutetrie du site diagramme dantenneexposant de propagation et la hauteur de lantenne de station de base Une valeur deH = 036 est recommandeacute pour le dimensionnement249 Les modes de transmissionLes modes de transmission disponibles sont les suivantesbull Single Input Multiple Output (SIMO) en utilisant une antenne TX dans la station de base etdeux antennes RX agrave leacutequipement utilisateurbull TX diversiteacute en utilisant deux antennes TX et RX deux antennes dans la station de basebull Open Loop Spatial Multiplexing (OLSM) en utilisant deux antennes TX et RX deuxantennes agrave la station de base Cas de liaison descendante-Techniques Antenne SIMO 1x2 2x2 TX diversiteacute Multiplexage Spatial boucle ouverte(Open loop Spatial Multiplexing OLSM) 2x2-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM 64-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300 Cas de liaison montante-Techniques dantenne 2-branch RX diversity-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300Les reacutesultats y compris une marge drsquoimpleacutementation est comme suit

Avec

a0 a1 a2 et a3 sont des paramegravetres empiriques SINR γ est exprimeacutee en dBLe paramegravetre a0 semi-empirique repreacutesente le deacutebit maximum pouvant ecirctre obtenue dans un bloc de ressources La relation inverse entre γ et Rrb est comme suit

Les paramegravetres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant

Les paramegravetres semi empiriques pour lrsquoUpLink sont obtenus par le tableau suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

calculs sont effectueacutes par bloc de ressourcesLe deacutebit binaire requis Rreq est diviseacute par le nombre de blocs de ressources nRB pourobtenir le deacutebit binaire par nbre de bloc

Le nombre nRB peut ecirctre choisi librement mais dans les limites de la bande passante comme montre le tableau(21)- Avec un petit nRB le deacutebit binaire requis peuvent ecirctre satisfaits avec un minimum deRessources Ce qui de maximiser la capaciteacute des autres utilisateurs-Avec un grand nRB les blocs transmis sont reacuteparties sur un intervalle de freacutequence avec un moins deacutenergie utiliseacutee par le bloc

II332 SINR requis Crsquoest un indicateur de la performance du systegraveme Plus il est faible plus le systegraveme estperformantLe SINR deacutepend du nombre du bloc de ressource comme indique la figure suivante

II33 3 Sensibiliteacute eNodeB reacutecepteur La sensibiliteacute des eNodeB est la puissance du signal que le reacutecepteur doit la recevoirpour reacutealiser une performance speacutecifique en absence des interfeacuterences intercellulaires Cest leniveau de signal minimum pour eacuteviter les coupures radio

Avec NT Densiteacute de puissance de bruit thermique -174 dB m Hz NF Le facteur de bruit est le rapport du signal dentreacutee sur bruit pour deacuteterminer lesperformances damplificateur Le Facteur de bruit de leNodeB reacutecepteur est en [dB] WRB Bande passante par bloc de ressources 180 kHz SINR γ rapport signal sur interfeacuterence et bruit de lrsquoUplink NRuUL Bruit thermique par bloc de ressource pour les Uplink

II33 4 Les marges de bruitOn ne peut pas calculer lrsquoaffaiblissement de trajet maximum sans calculer les marges

de bruit qui correspondent agrave lrsquoenvironnement radio pour eacuteviter le pheacutenomegravene laquo SwissCheese raquo (surface avec trous de couverture)-Marge de peacuteneacutetration Perte de peacuteneacutetration est lrsquoatteacutenuation du signal due agrave la peacuteneacutetration aux bacirctiments Elle deacutepend du type de zone comme indique le tableau(22)

Cette marge deacutepend essentiellement de trois facteurs La freacutequence du signal Les pertes varient selon la freacutequence du signal Le type des bacirctiments Essentiellement le mateacuteriel de construction (brique boispierre verre hellip) La structure des bacirctiments densiteacute et eacutepaisseur des murs nombre et dimensions desfenecirctres-Perte de types de signal (Body)Le tableau (23) montre le taux de perte pour un signal vocal Crsquoest lrsquoaffaiblissement ducirc agrave lrsquoabsorption drsquoune partie de lrsquoeacutenergie transmise par le corps humain (seulement pour le service vocal)

-Marge de shadowing Crsquoest lrsquoeffet masque les variations du signal due au obstacle qui existe dans le milieu depropagation Les mesures reacuteelles du terrain ont montreacute que lrsquoeffet de masque est une valeuraleacuteatoire Log Normale (Logarithme est une variable aleacuteatoire Gaussienne) qui deacutepend de - Probabiliteacute de couverture zone densiteacute de lrsquoenvironnement- standard de deacuteviation

-Eacutevanouissement rapide Perte de Rayleigh crsquoest lrsquoeffet de Multi-trajet apparaicirct lorsque le signal eacutemis passe par des chemins diffeacuterents et donc la reacutecepteur reccediloit le mecircme signal agrave partir des chemins diffeacuterentsNotant que le marge drsquoeacutevanouissement Rapide = 1 2 dB-Marge des lignes drsquoalimentation (Feeder)Crsquoest une perte causeacutee par les divers dispositifs qui sont situeacutes sur le trajet de lrsquoantenne vers reacutecepteur comme la perte de la ligne drsquoalimentation selon qui deacutepend de la longueur de la ligne les connecteurs et les jumpers (sauts)La figure ci-dessous montre les connexions typiques du systegraveme dalimentation de lantenne dans une station de base

La formule de calcul de la perte de la ligne est la suivanteLength feeder = Base station height + 5mPerte Feeder (dB) = Feeder loss100m timesFeeder length100mPerte de Jumper = 12 cm feeder times nbre de cavaliers (jumpers) (211)Perte de connecteurs= nbre de cavaliers (jumpers) times 2times01 dBLe tableau 25 illustre les pertes de feeder (ligne drsquoalimentation)-Marge drsquointerfeacuterence En LTE un utilisateur ninterfegravere pas avec dautres utilisateurs dans la mecircme cellule car ils sont seacutepareacutes dans le domaine freacutequence temps mais on parle de linterfeacuterence avec des cellules voisines Une marge dinterfeacuterence sera introduite dans le bilan de liaison pour compenser laugmentation du bruit et maintenir lrsquoeacutequilibre

Avec Qul facteur de charge du systegraveme de liaison montante F facteur drsquointerfeacuterence cellulaire avec la cellule en service2335 Puissance par bloc de ressource EIRP (Effective Isotropic RadiatedPower)Puissance isotrope rayonneacutee est la quantiteacute deacutenergie dune antenne isotrope theacuteoriquequi prendre en compte les pertes dans la ligne de transmission et les connecteurs et le gain de lantenne En suppose que tous les blocs de ressources ont la mecircme puissance P (UErb) qui est calculeacute de la maniegravere suivante

233 6 Equation bilan de liaison UplinkLa figure ci-dessus illustre le bilan de liaison pour la liaison montant Uplink

Son eacutequation est comme suit

Avec Lpmax Maximum perte de trajet autoriseacute pour la propagation dans lair [dB] Perte= perte Peacuteneacutetration voiture (L10514631051463 ) + perte de peacuteneacutetration du bacirctiment (Lbp) +perte de corps (Lb) + BLNF+ BIUL TMA gain= 2 dB gains ou 5 dB pour MIMO Perte Peacuteneacutetration voiture =6dB BLNF log-normale marge deacutevanouissement [dB] Ga Somme des gains delantenne eNodeB et gain dantenne de leacutequipementutilisateur [dBi] Lj Jumper et connecteurs drsquoantenne [dB]II4 Calcul de la couverture pour les DownLinkLe bilan de liaison pour les DownLink est calculeacutee pour- Pour deacuteterminer les limites du lien- Pour deacuteterminer le deacutebit binaire supporteacute par les liens descendantsLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Perte de trajets (DownLink)- Deacutebit requis- Puissance par bloc de ressources- Marge dinterfeacuterence- Bilan de liaison (DownLink)-La sensibiliteacute du reacutecepteur UE-Le deacutebit binaire sur la bordure de la cellule241 Pertes de trajetLrsquoaffaiblissement du parcours maximum MAPldl est calculeacute agrave partir du MAPlul pourles liens montants242 Deacutebit binaire requis On doit diviseacutee Rreq par nRB pour obtenir le deacutebit binaire requis nest pas exprimeacutepar bloc de ressources comme montre lrsquoeacutequation (29) preacuteceacutedenteLa puissance est partageacutee par tous les blocs de ressources sa formule est la suivante

Avec P est la somme des puissances de tous les uniteacutes radio dans la cellule244 Augmentation du bruit agrave la bordure de la celluleLe bruit de liaison descendante BIdl sur lrsquoEDGE (bord) de la cellule est neacutecessairepour le bilan de liaison Il est calculeacutee par lrsquoexpression suivante

Avec

Qdl facteur de charge de la liaison descendante Fc Le ratio moyen entre les puissances reccedilues dautres cellules Nrb dl bruit thermique par bloc de ressources dans la liaison descendante deacutefini parNt + Nf 10 log (WRB)

Nf UE bruit = 7 dB Lsa max atteacutenuation du signal en liaison descendanteLsa max est calculeacutee dans leacutechelle logarithmique de la perte de trajet maximale MAPLul Lrsquoexpression est la suivante

245 Equation bilan de liaison DownLinkLa figure ci-dessous illustre lrsquoeacutequation de bilan de liaison pour les liens descendant

Lpmax est deacutecrit par leacutequation suivante

Avec

II46 La sensibiliteacute du lrsquoeacutequipement utilisateur reacutecepteurLrsquoeacutequation est comme suit

II47 SINR agrave la bordure de la CelluleLrsquoestimation de SINR sur le bord dune cellule est calculeacutee agrave partir de Lpmax Soneacutequation est la suivante

Le nouveau Lsa max est appliqueacute pour obtenir une nouvelle BIdl On parle drsquoun systegravemeDownLink limiteacutee lorsque la qualiteacute drsquoUplink deacutepasse lexigenceOn applique Lsa max de la liaison descendante pour obtenir un nouveau Lpmax et Bidl parlrsquoexpression suivante

Avec H Facteur daffaiblissement de propagation utiliseacutee dans le dimensionnement decouverture et de capaciteacute deacutepend de la geacuteomeacutetrie du site diagramme dantenneexposant de propagation et la hauteur de lantenne de station de base Une valeur deH = 036 est recommandeacute pour le dimensionnement249 Les modes de transmissionLes modes de transmission disponibles sont les suivantesbull Single Input Multiple Output (SIMO) en utilisant une antenne TX dans la station de base etdeux antennes RX agrave leacutequipement utilisateurbull TX diversiteacute en utilisant deux antennes TX et RX deux antennes dans la station de basebull Open Loop Spatial Multiplexing (OLSM) en utilisant deux antennes TX et RX deuxantennes agrave la station de base Cas de liaison descendante-Techniques Antenne SIMO 1x2 2x2 TX diversiteacute Multiplexage Spatial boucle ouverte(Open loop Spatial Multiplexing OLSM) 2x2-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM 64-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300 Cas de liaison montante-Techniques dantenne 2-branch RX diversity-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300Les reacutesultats y compris une marge drsquoimpleacutementation est comme suit

Avec

a0 a1 a2 et a3 sont des paramegravetres empiriques SINR γ est exprimeacutee en dBLe paramegravetre a0 semi-empirique repreacutesente le deacutebit maximum pouvant ecirctre obtenue dans un bloc de ressources La relation inverse entre γ et Rrb est comme suit

Les paramegravetres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant

Les paramegravetres semi empiriques pour lrsquoUpLink sont obtenus par le tableau suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

II33 3 Sensibiliteacute eNodeB reacutecepteur La sensibiliteacute des eNodeB est la puissance du signal que le reacutecepteur doit la recevoirpour reacutealiser une performance speacutecifique en absence des interfeacuterences intercellulaires Cest leniveau de signal minimum pour eacuteviter les coupures radio

Avec NT Densiteacute de puissance de bruit thermique -174 dB m Hz NF Le facteur de bruit est le rapport du signal dentreacutee sur bruit pour deacuteterminer lesperformances damplificateur Le Facteur de bruit de leNodeB reacutecepteur est en [dB] WRB Bande passante par bloc de ressources 180 kHz SINR γ rapport signal sur interfeacuterence et bruit de lrsquoUplink NRuUL Bruit thermique par bloc de ressource pour les Uplink

II33 4 Les marges de bruitOn ne peut pas calculer lrsquoaffaiblissement de trajet maximum sans calculer les marges

de bruit qui correspondent agrave lrsquoenvironnement radio pour eacuteviter le pheacutenomegravene laquo SwissCheese raquo (surface avec trous de couverture)-Marge de peacuteneacutetration Perte de peacuteneacutetration est lrsquoatteacutenuation du signal due agrave la peacuteneacutetration aux bacirctiments Elle deacutepend du type de zone comme indique le tableau(22)

Cette marge deacutepend essentiellement de trois facteurs La freacutequence du signal Les pertes varient selon la freacutequence du signal Le type des bacirctiments Essentiellement le mateacuteriel de construction (brique boispierre verre hellip) La structure des bacirctiments densiteacute et eacutepaisseur des murs nombre et dimensions desfenecirctres-Perte de types de signal (Body)Le tableau (23) montre le taux de perte pour un signal vocal Crsquoest lrsquoaffaiblissement ducirc agrave lrsquoabsorption drsquoune partie de lrsquoeacutenergie transmise par le corps humain (seulement pour le service vocal)

-Marge de shadowing Crsquoest lrsquoeffet masque les variations du signal due au obstacle qui existe dans le milieu depropagation Les mesures reacuteelles du terrain ont montreacute que lrsquoeffet de masque est une valeuraleacuteatoire Log Normale (Logarithme est une variable aleacuteatoire Gaussienne) qui deacutepend de - Probabiliteacute de couverture zone densiteacute de lrsquoenvironnement- standard de deacuteviation

-Eacutevanouissement rapide Perte de Rayleigh crsquoest lrsquoeffet de Multi-trajet apparaicirct lorsque le signal eacutemis passe par des chemins diffeacuterents et donc la reacutecepteur reccediloit le mecircme signal agrave partir des chemins diffeacuterentsNotant que le marge drsquoeacutevanouissement Rapide = 1 2 dB-Marge des lignes drsquoalimentation (Feeder)Crsquoest une perte causeacutee par les divers dispositifs qui sont situeacutes sur le trajet de lrsquoantenne vers reacutecepteur comme la perte de la ligne drsquoalimentation selon qui deacutepend de la longueur de la ligne les connecteurs et les jumpers (sauts)La figure ci-dessous montre les connexions typiques du systegraveme dalimentation de lantenne dans une station de base

La formule de calcul de la perte de la ligne est la suivanteLength feeder = Base station height + 5mPerte Feeder (dB) = Feeder loss100m timesFeeder length100mPerte de Jumper = 12 cm feeder times nbre de cavaliers (jumpers) (211)Perte de connecteurs= nbre de cavaliers (jumpers) times 2times01 dBLe tableau 25 illustre les pertes de feeder (ligne drsquoalimentation)-Marge drsquointerfeacuterence En LTE un utilisateur ninterfegravere pas avec dautres utilisateurs dans la mecircme cellule car ils sont seacutepareacutes dans le domaine freacutequence temps mais on parle de linterfeacuterence avec des cellules voisines Une marge dinterfeacuterence sera introduite dans le bilan de liaison pour compenser laugmentation du bruit et maintenir lrsquoeacutequilibre

Avec Qul facteur de charge du systegraveme de liaison montante F facteur drsquointerfeacuterence cellulaire avec la cellule en service2335 Puissance par bloc de ressource EIRP (Effective Isotropic RadiatedPower)Puissance isotrope rayonneacutee est la quantiteacute deacutenergie dune antenne isotrope theacuteoriquequi prendre en compte les pertes dans la ligne de transmission et les connecteurs et le gain de lantenne En suppose que tous les blocs de ressources ont la mecircme puissance P (UErb) qui est calculeacute de la maniegravere suivante

233 6 Equation bilan de liaison UplinkLa figure ci-dessus illustre le bilan de liaison pour la liaison montant Uplink

Son eacutequation est comme suit

Avec Lpmax Maximum perte de trajet autoriseacute pour la propagation dans lair [dB] Perte= perte Peacuteneacutetration voiture (L10514631051463 ) + perte de peacuteneacutetration du bacirctiment (Lbp) +perte de corps (Lb) + BLNF+ BIUL TMA gain= 2 dB gains ou 5 dB pour MIMO Perte Peacuteneacutetration voiture =6dB BLNF log-normale marge deacutevanouissement [dB] Ga Somme des gains delantenne eNodeB et gain dantenne de leacutequipementutilisateur [dBi] Lj Jumper et connecteurs drsquoantenne [dB]II4 Calcul de la couverture pour les DownLinkLe bilan de liaison pour les DownLink est calculeacutee pour- Pour deacuteterminer les limites du lien- Pour deacuteterminer le deacutebit binaire supporteacute par les liens descendantsLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Perte de trajets (DownLink)- Deacutebit requis- Puissance par bloc de ressources- Marge dinterfeacuterence- Bilan de liaison (DownLink)-La sensibiliteacute du reacutecepteur UE-Le deacutebit binaire sur la bordure de la cellule241 Pertes de trajetLrsquoaffaiblissement du parcours maximum MAPldl est calculeacute agrave partir du MAPlul pourles liens montants242 Deacutebit binaire requis On doit diviseacutee Rreq par nRB pour obtenir le deacutebit binaire requis nest pas exprimeacutepar bloc de ressources comme montre lrsquoeacutequation (29) preacuteceacutedenteLa puissance est partageacutee par tous les blocs de ressources sa formule est la suivante

Avec P est la somme des puissances de tous les uniteacutes radio dans la cellule244 Augmentation du bruit agrave la bordure de la celluleLe bruit de liaison descendante BIdl sur lrsquoEDGE (bord) de la cellule est neacutecessairepour le bilan de liaison Il est calculeacutee par lrsquoexpression suivante

Avec

Qdl facteur de charge de la liaison descendante Fc Le ratio moyen entre les puissances reccedilues dautres cellules Nrb dl bruit thermique par bloc de ressources dans la liaison descendante deacutefini parNt + Nf 10 log (WRB)

Nf UE bruit = 7 dB Lsa max atteacutenuation du signal en liaison descendanteLsa max est calculeacutee dans leacutechelle logarithmique de la perte de trajet maximale MAPLul Lrsquoexpression est la suivante

245 Equation bilan de liaison DownLinkLa figure ci-dessous illustre lrsquoeacutequation de bilan de liaison pour les liens descendant

Lpmax est deacutecrit par leacutequation suivante

Avec

II46 La sensibiliteacute du lrsquoeacutequipement utilisateur reacutecepteurLrsquoeacutequation est comme suit

II47 SINR agrave la bordure de la CelluleLrsquoestimation de SINR sur le bord dune cellule est calculeacutee agrave partir de Lpmax Soneacutequation est la suivante

Le nouveau Lsa max est appliqueacute pour obtenir une nouvelle BIdl On parle drsquoun systegravemeDownLink limiteacutee lorsque la qualiteacute drsquoUplink deacutepasse lexigenceOn applique Lsa max de la liaison descendante pour obtenir un nouveau Lpmax et Bidl parlrsquoexpression suivante

Avec H Facteur daffaiblissement de propagation utiliseacutee dans le dimensionnement decouverture et de capaciteacute deacutepend de la geacuteomeacutetrie du site diagramme dantenneexposant de propagation et la hauteur de lantenne de station de base Une valeur deH = 036 est recommandeacute pour le dimensionnement249 Les modes de transmissionLes modes de transmission disponibles sont les suivantesbull Single Input Multiple Output (SIMO) en utilisant une antenne TX dans la station de base etdeux antennes RX agrave leacutequipement utilisateurbull TX diversiteacute en utilisant deux antennes TX et RX deux antennes dans la station de basebull Open Loop Spatial Multiplexing (OLSM) en utilisant deux antennes TX et RX deuxantennes agrave la station de base Cas de liaison descendante-Techniques Antenne SIMO 1x2 2x2 TX diversiteacute Multiplexage Spatial boucle ouverte(Open loop Spatial Multiplexing OLSM) 2x2-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM 64-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300 Cas de liaison montante-Techniques dantenne 2-branch RX diversity-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300Les reacutesultats y compris une marge drsquoimpleacutementation est comme suit

Avec

a0 a1 a2 et a3 sont des paramegravetres empiriques SINR γ est exprimeacutee en dBLe paramegravetre a0 semi-empirique repreacutesente le deacutebit maximum pouvant ecirctre obtenue dans un bloc de ressources La relation inverse entre γ et Rrb est comme suit

Les paramegravetres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant

Les paramegravetres semi empiriques pour lrsquoUpLink sont obtenus par le tableau suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

de bruit qui correspondent agrave lrsquoenvironnement radio pour eacuteviter le pheacutenomegravene laquo SwissCheese raquo (surface avec trous de couverture)-Marge de peacuteneacutetration Perte de peacuteneacutetration est lrsquoatteacutenuation du signal due agrave la peacuteneacutetration aux bacirctiments Elle deacutepend du type de zone comme indique le tableau(22)

Cette marge deacutepend essentiellement de trois facteurs La freacutequence du signal Les pertes varient selon la freacutequence du signal Le type des bacirctiments Essentiellement le mateacuteriel de construction (brique boispierre verre hellip) La structure des bacirctiments densiteacute et eacutepaisseur des murs nombre et dimensions desfenecirctres-Perte de types de signal (Body)Le tableau (23) montre le taux de perte pour un signal vocal Crsquoest lrsquoaffaiblissement ducirc agrave lrsquoabsorption drsquoune partie de lrsquoeacutenergie transmise par le corps humain (seulement pour le service vocal)

-Marge de shadowing Crsquoest lrsquoeffet masque les variations du signal due au obstacle qui existe dans le milieu depropagation Les mesures reacuteelles du terrain ont montreacute que lrsquoeffet de masque est une valeuraleacuteatoire Log Normale (Logarithme est une variable aleacuteatoire Gaussienne) qui deacutepend de - Probabiliteacute de couverture zone densiteacute de lrsquoenvironnement- standard de deacuteviation

-Eacutevanouissement rapide Perte de Rayleigh crsquoest lrsquoeffet de Multi-trajet apparaicirct lorsque le signal eacutemis passe par des chemins diffeacuterents et donc la reacutecepteur reccediloit le mecircme signal agrave partir des chemins diffeacuterentsNotant que le marge drsquoeacutevanouissement Rapide = 1 2 dB-Marge des lignes drsquoalimentation (Feeder)Crsquoest une perte causeacutee par les divers dispositifs qui sont situeacutes sur le trajet de lrsquoantenne vers reacutecepteur comme la perte de la ligne drsquoalimentation selon qui deacutepend de la longueur de la ligne les connecteurs et les jumpers (sauts)La figure ci-dessous montre les connexions typiques du systegraveme dalimentation de lantenne dans une station de base

La formule de calcul de la perte de la ligne est la suivanteLength feeder = Base station height + 5mPerte Feeder (dB) = Feeder loss100m timesFeeder length100mPerte de Jumper = 12 cm feeder times nbre de cavaliers (jumpers) (211)Perte de connecteurs= nbre de cavaliers (jumpers) times 2times01 dBLe tableau 25 illustre les pertes de feeder (ligne drsquoalimentation)-Marge drsquointerfeacuterence En LTE un utilisateur ninterfegravere pas avec dautres utilisateurs dans la mecircme cellule car ils sont seacutepareacutes dans le domaine freacutequence temps mais on parle de linterfeacuterence avec des cellules voisines Une marge dinterfeacuterence sera introduite dans le bilan de liaison pour compenser laugmentation du bruit et maintenir lrsquoeacutequilibre

Avec Qul facteur de charge du systegraveme de liaison montante F facteur drsquointerfeacuterence cellulaire avec la cellule en service2335 Puissance par bloc de ressource EIRP (Effective Isotropic RadiatedPower)Puissance isotrope rayonneacutee est la quantiteacute deacutenergie dune antenne isotrope theacuteoriquequi prendre en compte les pertes dans la ligne de transmission et les connecteurs et le gain de lantenne En suppose que tous les blocs de ressources ont la mecircme puissance P (UErb) qui est calculeacute de la maniegravere suivante

233 6 Equation bilan de liaison UplinkLa figure ci-dessus illustre le bilan de liaison pour la liaison montant Uplink

Son eacutequation est comme suit

Avec Lpmax Maximum perte de trajet autoriseacute pour la propagation dans lair [dB] Perte= perte Peacuteneacutetration voiture (L10514631051463 ) + perte de peacuteneacutetration du bacirctiment (Lbp) +perte de corps (Lb) + BLNF+ BIUL TMA gain= 2 dB gains ou 5 dB pour MIMO Perte Peacuteneacutetration voiture =6dB BLNF log-normale marge deacutevanouissement [dB] Ga Somme des gains delantenne eNodeB et gain dantenne de leacutequipementutilisateur [dBi] Lj Jumper et connecteurs drsquoantenne [dB]II4 Calcul de la couverture pour les DownLinkLe bilan de liaison pour les DownLink est calculeacutee pour- Pour deacuteterminer les limites du lien- Pour deacuteterminer le deacutebit binaire supporteacute par les liens descendantsLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Perte de trajets (DownLink)- Deacutebit requis- Puissance par bloc de ressources- Marge dinterfeacuterence- Bilan de liaison (DownLink)-La sensibiliteacute du reacutecepteur UE-Le deacutebit binaire sur la bordure de la cellule241 Pertes de trajetLrsquoaffaiblissement du parcours maximum MAPldl est calculeacute agrave partir du MAPlul pourles liens montants242 Deacutebit binaire requis On doit diviseacutee Rreq par nRB pour obtenir le deacutebit binaire requis nest pas exprimeacutepar bloc de ressources comme montre lrsquoeacutequation (29) preacuteceacutedenteLa puissance est partageacutee par tous les blocs de ressources sa formule est la suivante

Avec P est la somme des puissances de tous les uniteacutes radio dans la cellule244 Augmentation du bruit agrave la bordure de la celluleLe bruit de liaison descendante BIdl sur lrsquoEDGE (bord) de la cellule est neacutecessairepour le bilan de liaison Il est calculeacutee par lrsquoexpression suivante

Avec

Qdl facteur de charge de la liaison descendante Fc Le ratio moyen entre les puissances reccedilues dautres cellules Nrb dl bruit thermique par bloc de ressources dans la liaison descendante deacutefini parNt + Nf 10 log (WRB)

Nf UE bruit = 7 dB Lsa max atteacutenuation du signal en liaison descendanteLsa max est calculeacutee dans leacutechelle logarithmique de la perte de trajet maximale MAPLul Lrsquoexpression est la suivante

245 Equation bilan de liaison DownLinkLa figure ci-dessous illustre lrsquoeacutequation de bilan de liaison pour les liens descendant

Lpmax est deacutecrit par leacutequation suivante

Avec

II46 La sensibiliteacute du lrsquoeacutequipement utilisateur reacutecepteurLrsquoeacutequation est comme suit

II47 SINR agrave la bordure de la CelluleLrsquoestimation de SINR sur le bord dune cellule est calculeacutee agrave partir de Lpmax Soneacutequation est la suivante

Le nouveau Lsa max est appliqueacute pour obtenir une nouvelle BIdl On parle drsquoun systegravemeDownLink limiteacutee lorsque la qualiteacute drsquoUplink deacutepasse lexigenceOn applique Lsa max de la liaison descendante pour obtenir un nouveau Lpmax et Bidl parlrsquoexpression suivante

Avec H Facteur daffaiblissement de propagation utiliseacutee dans le dimensionnement decouverture et de capaciteacute deacutepend de la geacuteomeacutetrie du site diagramme dantenneexposant de propagation et la hauteur de lantenne de station de base Une valeur deH = 036 est recommandeacute pour le dimensionnement249 Les modes de transmissionLes modes de transmission disponibles sont les suivantesbull Single Input Multiple Output (SIMO) en utilisant une antenne TX dans la station de base etdeux antennes RX agrave leacutequipement utilisateurbull TX diversiteacute en utilisant deux antennes TX et RX deux antennes dans la station de basebull Open Loop Spatial Multiplexing (OLSM) en utilisant deux antennes TX et RX deuxantennes agrave la station de base Cas de liaison descendante-Techniques Antenne SIMO 1x2 2x2 TX diversiteacute Multiplexage Spatial boucle ouverte(Open loop Spatial Multiplexing OLSM) 2x2-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM 64-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300 Cas de liaison montante-Techniques dantenne 2-branch RX diversity-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300Les reacutesultats y compris une marge drsquoimpleacutementation est comme suit

Avec

a0 a1 a2 et a3 sont des paramegravetres empiriques SINR γ est exprimeacutee en dBLe paramegravetre a0 semi-empirique repreacutesente le deacutebit maximum pouvant ecirctre obtenue dans un bloc de ressources La relation inverse entre γ et Rrb est comme suit

Les paramegravetres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant

Les paramegravetres semi empiriques pour lrsquoUpLink sont obtenus par le tableau suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

-Eacutevanouissement rapide Perte de Rayleigh crsquoest lrsquoeffet de Multi-trajet apparaicirct lorsque le signal eacutemis passe par des chemins diffeacuterents et donc la reacutecepteur reccediloit le mecircme signal agrave partir des chemins diffeacuterentsNotant que le marge drsquoeacutevanouissement Rapide = 1 2 dB-Marge des lignes drsquoalimentation (Feeder)Crsquoest une perte causeacutee par les divers dispositifs qui sont situeacutes sur le trajet de lrsquoantenne vers reacutecepteur comme la perte de la ligne drsquoalimentation selon qui deacutepend de la longueur de la ligne les connecteurs et les jumpers (sauts)La figure ci-dessous montre les connexions typiques du systegraveme dalimentation de lantenne dans une station de base

La formule de calcul de la perte de la ligne est la suivanteLength feeder = Base station height + 5mPerte Feeder (dB) = Feeder loss100m timesFeeder length100mPerte de Jumper = 12 cm feeder times nbre de cavaliers (jumpers) (211)Perte de connecteurs= nbre de cavaliers (jumpers) times 2times01 dBLe tableau 25 illustre les pertes de feeder (ligne drsquoalimentation)-Marge drsquointerfeacuterence En LTE un utilisateur ninterfegravere pas avec dautres utilisateurs dans la mecircme cellule car ils sont seacutepareacutes dans le domaine freacutequence temps mais on parle de linterfeacuterence avec des cellules voisines Une marge dinterfeacuterence sera introduite dans le bilan de liaison pour compenser laugmentation du bruit et maintenir lrsquoeacutequilibre

Avec Qul facteur de charge du systegraveme de liaison montante F facteur drsquointerfeacuterence cellulaire avec la cellule en service2335 Puissance par bloc de ressource EIRP (Effective Isotropic RadiatedPower)Puissance isotrope rayonneacutee est la quantiteacute deacutenergie dune antenne isotrope theacuteoriquequi prendre en compte les pertes dans la ligne de transmission et les connecteurs et le gain de lantenne En suppose que tous les blocs de ressources ont la mecircme puissance P (UErb) qui est calculeacute de la maniegravere suivante

233 6 Equation bilan de liaison UplinkLa figure ci-dessus illustre le bilan de liaison pour la liaison montant Uplink

Son eacutequation est comme suit

Avec Lpmax Maximum perte de trajet autoriseacute pour la propagation dans lair [dB] Perte= perte Peacuteneacutetration voiture (L10514631051463 ) + perte de peacuteneacutetration du bacirctiment (Lbp) +perte de corps (Lb) + BLNF+ BIUL TMA gain= 2 dB gains ou 5 dB pour MIMO Perte Peacuteneacutetration voiture =6dB BLNF log-normale marge deacutevanouissement [dB] Ga Somme des gains delantenne eNodeB et gain dantenne de leacutequipementutilisateur [dBi] Lj Jumper et connecteurs drsquoantenne [dB]II4 Calcul de la couverture pour les DownLinkLe bilan de liaison pour les DownLink est calculeacutee pour- Pour deacuteterminer les limites du lien- Pour deacuteterminer le deacutebit binaire supporteacute par les liens descendantsLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Perte de trajets (DownLink)- Deacutebit requis- Puissance par bloc de ressources- Marge dinterfeacuterence- Bilan de liaison (DownLink)-La sensibiliteacute du reacutecepteur UE-Le deacutebit binaire sur la bordure de la cellule241 Pertes de trajetLrsquoaffaiblissement du parcours maximum MAPldl est calculeacute agrave partir du MAPlul pourles liens montants242 Deacutebit binaire requis On doit diviseacutee Rreq par nRB pour obtenir le deacutebit binaire requis nest pas exprimeacutepar bloc de ressources comme montre lrsquoeacutequation (29) preacuteceacutedenteLa puissance est partageacutee par tous les blocs de ressources sa formule est la suivante

Avec P est la somme des puissances de tous les uniteacutes radio dans la cellule244 Augmentation du bruit agrave la bordure de la celluleLe bruit de liaison descendante BIdl sur lrsquoEDGE (bord) de la cellule est neacutecessairepour le bilan de liaison Il est calculeacutee par lrsquoexpression suivante

Avec

Qdl facteur de charge de la liaison descendante Fc Le ratio moyen entre les puissances reccedilues dautres cellules Nrb dl bruit thermique par bloc de ressources dans la liaison descendante deacutefini parNt + Nf 10 log (WRB)

Nf UE bruit = 7 dB Lsa max atteacutenuation du signal en liaison descendanteLsa max est calculeacutee dans leacutechelle logarithmique de la perte de trajet maximale MAPLul Lrsquoexpression est la suivante

245 Equation bilan de liaison DownLinkLa figure ci-dessous illustre lrsquoeacutequation de bilan de liaison pour les liens descendant

Lpmax est deacutecrit par leacutequation suivante

Avec

II46 La sensibiliteacute du lrsquoeacutequipement utilisateur reacutecepteurLrsquoeacutequation est comme suit

II47 SINR agrave la bordure de la CelluleLrsquoestimation de SINR sur le bord dune cellule est calculeacutee agrave partir de Lpmax Soneacutequation est la suivante

Le nouveau Lsa max est appliqueacute pour obtenir une nouvelle BIdl On parle drsquoun systegravemeDownLink limiteacutee lorsque la qualiteacute drsquoUplink deacutepasse lexigenceOn applique Lsa max de la liaison descendante pour obtenir un nouveau Lpmax et Bidl parlrsquoexpression suivante

Avec H Facteur daffaiblissement de propagation utiliseacutee dans le dimensionnement decouverture et de capaciteacute deacutepend de la geacuteomeacutetrie du site diagramme dantenneexposant de propagation et la hauteur de lantenne de station de base Une valeur deH = 036 est recommandeacute pour le dimensionnement249 Les modes de transmissionLes modes de transmission disponibles sont les suivantesbull Single Input Multiple Output (SIMO) en utilisant une antenne TX dans la station de base etdeux antennes RX agrave leacutequipement utilisateurbull TX diversiteacute en utilisant deux antennes TX et RX deux antennes dans la station de basebull Open Loop Spatial Multiplexing (OLSM) en utilisant deux antennes TX et RX deuxantennes agrave la station de base Cas de liaison descendante-Techniques Antenne SIMO 1x2 2x2 TX diversiteacute Multiplexage Spatial boucle ouverte(Open loop Spatial Multiplexing OLSM) 2x2-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM 64-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300 Cas de liaison montante-Techniques dantenne 2-branch RX diversity-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300Les reacutesultats y compris une marge drsquoimpleacutementation est comme suit

Avec

a0 a1 a2 et a3 sont des paramegravetres empiriques SINR γ est exprimeacutee en dBLe paramegravetre a0 semi-empirique repreacutesente le deacutebit maximum pouvant ecirctre obtenue dans un bloc de ressources La relation inverse entre γ et Rrb est comme suit

Les paramegravetres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant

Les paramegravetres semi empiriques pour lrsquoUpLink sont obtenus par le tableau suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

La formule de calcul de la perte de la ligne est la suivanteLength feeder = Base station height + 5mPerte Feeder (dB) = Feeder loss100m timesFeeder length100mPerte de Jumper = 12 cm feeder times nbre de cavaliers (jumpers) (211)Perte de connecteurs= nbre de cavaliers (jumpers) times 2times01 dBLe tableau 25 illustre les pertes de feeder (ligne drsquoalimentation)-Marge drsquointerfeacuterence En LTE un utilisateur ninterfegravere pas avec dautres utilisateurs dans la mecircme cellule car ils sont seacutepareacutes dans le domaine freacutequence temps mais on parle de linterfeacuterence avec des cellules voisines Une marge dinterfeacuterence sera introduite dans le bilan de liaison pour compenser laugmentation du bruit et maintenir lrsquoeacutequilibre

Avec Qul facteur de charge du systegraveme de liaison montante F facteur drsquointerfeacuterence cellulaire avec la cellule en service2335 Puissance par bloc de ressource EIRP (Effective Isotropic RadiatedPower)Puissance isotrope rayonneacutee est la quantiteacute deacutenergie dune antenne isotrope theacuteoriquequi prendre en compte les pertes dans la ligne de transmission et les connecteurs et le gain de lantenne En suppose que tous les blocs de ressources ont la mecircme puissance P (UErb) qui est calculeacute de la maniegravere suivante

233 6 Equation bilan de liaison UplinkLa figure ci-dessus illustre le bilan de liaison pour la liaison montant Uplink

Son eacutequation est comme suit

Avec Lpmax Maximum perte de trajet autoriseacute pour la propagation dans lair [dB] Perte= perte Peacuteneacutetration voiture (L10514631051463 ) + perte de peacuteneacutetration du bacirctiment (Lbp) +perte de corps (Lb) + BLNF+ BIUL TMA gain= 2 dB gains ou 5 dB pour MIMO Perte Peacuteneacutetration voiture =6dB BLNF log-normale marge deacutevanouissement [dB] Ga Somme des gains delantenne eNodeB et gain dantenne de leacutequipementutilisateur [dBi] Lj Jumper et connecteurs drsquoantenne [dB]II4 Calcul de la couverture pour les DownLinkLe bilan de liaison pour les DownLink est calculeacutee pour- Pour deacuteterminer les limites du lien- Pour deacuteterminer le deacutebit binaire supporteacute par les liens descendantsLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Perte de trajets (DownLink)- Deacutebit requis- Puissance par bloc de ressources- Marge dinterfeacuterence- Bilan de liaison (DownLink)-La sensibiliteacute du reacutecepteur UE-Le deacutebit binaire sur la bordure de la cellule241 Pertes de trajetLrsquoaffaiblissement du parcours maximum MAPldl est calculeacute agrave partir du MAPlul pourles liens montants242 Deacutebit binaire requis On doit diviseacutee Rreq par nRB pour obtenir le deacutebit binaire requis nest pas exprimeacutepar bloc de ressources comme montre lrsquoeacutequation (29) preacuteceacutedenteLa puissance est partageacutee par tous les blocs de ressources sa formule est la suivante

Avec P est la somme des puissances de tous les uniteacutes radio dans la cellule244 Augmentation du bruit agrave la bordure de la celluleLe bruit de liaison descendante BIdl sur lrsquoEDGE (bord) de la cellule est neacutecessairepour le bilan de liaison Il est calculeacutee par lrsquoexpression suivante

Avec

Qdl facteur de charge de la liaison descendante Fc Le ratio moyen entre les puissances reccedilues dautres cellules Nrb dl bruit thermique par bloc de ressources dans la liaison descendante deacutefini parNt + Nf 10 log (WRB)

Nf UE bruit = 7 dB Lsa max atteacutenuation du signal en liaison descendanteLsa max est calculeacutee dans leacutechelle logarithmique de la perte de trajet maximale MAPLul Lrsquoexpression est la suivante

245 Equation bilan de liaison DownLinkLa figure ci-dessous illustre lrsquoeacutequation de bilan de liaison pour les liens descendant

Lpmax est deacutecrit par leacutequation suivante

Avec

II46 La sensibiliteacute du lrsquoeacutequipement utilisateur reacutecepteurLrsquoeacutequation est comme suit

II47 SINR agrave la bordure de la CelluleLrsquoestimation de SINR sur le bord dune cellule est calculeacutee agrave partir de Lpmax Soneacutequation est la suivante

Le nouveau Lsa max est appliqueacute pour obtenir une nouvelle BIdl On parle drsquoun systegravemeDownLink limiteacutee lorsque la qualiteacute drsquoUplink deacutepasse lexigenceOn applique Lsa max de la liaison descendante pour obtenir un nouveau Lpmax et Bidl parlrsquoexpression suivante

Avec H Facteur daffaiblissement de propagation utiliseacutee dans le dimensionnement decouverture et de capaciteacute deacutepend de la geacuteomeacutetrie du site diagramme dantenneexposant de propagation et la hauteur de lantenne de station de base Une valeur deH = 036 est recommandeacute pour le dimensionnement249 Les modes de transmissionLes modes de transmission disponibles sont les suivantesbull Single Input Multiple Output (SIMO) en utilisant une antenne TX dans la station de base etdeux antennes RX agrave leacutequipement utilisateurbull TX diversiteacute en utilisant deux antennes TX et RX deux antennes dans la station de basebull Open Loop Spatial Multiplexing (OLSM) en utilisant deux antennes TX et RX deuxantennes agrave la station de base Cas de liaison descendante-Techniques Antenne SIMO 1x2 2x2 TX diversiteacute Multiplexage Spatial boucle ouverte(Open loop Spatial Multiplexing OLSM) 2x2-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM 64-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300 Cas de liaison montante-Techniques dantenne 2-branch RX diversity-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300Les reacutesultats y compris une marge drsquoimpleacutementation est comme suit

Avec

a0 a1 a2 et a3 sont des paramegravetres empiriques SINR γ est exprimeacutee en dBLe paramegravetre a0 semi-empirique repreacutesente le deacutebit maximum pouvant ecirctre obtenue dans un bloc de ressources La relation inverse entre γ et Rrb est comme suit

Les paramegravetres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant

Les paramegravetres semi empiriques pour lrsquoUpLink sont obtenus par le tableau suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

Avec Lpmax Maximum perte de trajet autoriseacute pour la propagation dans lair [dB] Perte= perte Peacuteneacutetration voiture (L10514631051463 ) + perte de peacuteneacutetration du bacirctiment (Lbp) +perte de corps (Lb) + BLNF+ BIUL TMA gain= 2 dB gains ou 5 dB pour MIMO Perte Peacuteneacutetration voiture =6dB BLNF log-normale marge deacutevanouissement [dB] Ga Somme des gains delantenne eNodeB et gain dantenne de leacutequipementutilisateur [dBi] Lj Jumper et connecteurs drsquoantenne [dB]II4 Calcul de la couverture pour les DownLinkLe bilan de liaison pour les DownLink est calculeacutee pour- Pour deacuteterminer les limites du lien- Pour deacuteterminer le deacutebit binaire supporteacute par les liens descendantsLes calculs sont effectueacutes selon les eacutetapes suivantes-Perte de trajets (DownLink)- Deacutebit requis- Puissance par bloc de ressources- Marge dinterfeacuterence- Bilan de liaison (DownLink)-La sensibiliteacute du reacutecepteur UE-Le deacutebit binaire sur la bordure de la cellule241 Pertes de trajetLrsquoaffaiblissement du parcours maximum MAPldl est calculeacute agrave partir du MAPlul pourles liens montants242 Deacutebit binaire requis On doit diviseacutee Rreq par nRB pour obtenir le deacutebit binaire requis nest pas exprimeacutepar bloc de ressources comme montre lrsquoeacutequation (29) preacuteceacutedenteLa puissance est partageacutee par tous les blocs de ressources sa formule est la suivante

Avec P est la somme des puissances de tous les uniteacutes radio dans la cellule244 Augmentation du bruit agrave la bordure de la celluleLe bruit de liaison descendante BIdl sur lrsquoEDGE (bord) de la cellule est neacutecessairepour le bilan de liaison Il est calculeacutee par lrsquoexpression suivante

Avec

Qdl facteur de charge de la liaison descendante Fc Le ratio moyen entre les puissances reccedilues dautres cellules Nrb dl bruit thermique par bloc de ressources dans la liaison descendante deacutefini parNt + Nf 10 log (WRB)

Nf UE bruit = 7 dB Lsa max atteacutenuation du signal en liaison descendanteLsa max est calculeacutee dans leacutechelle logarithmique de la perte de trajet maximale MAPLul Lrsquoexpression est la suivante

245 Equation bilan de liaison DownLinkLa figure ci-dessous illustre lrsquoeacutequation de bilan de liaison pour les liens descendant

Lpmax est deacutecrit par leacutequation suivante

Avec

II46 La sensibiliteacute du lrsquoeacutequipement utilisateur reacutecepteurLrsquoeacutequation est comme suit

II47 SINR agrave la bordure de la CelluleLrsquoestimation de SINR sur le bord dune cellule est calculeacutee agrave partir de Lpmax Soneacutequation est la suivante

Le nouveau Lsa max est appliqueacute pour obtenir une nouvelle BIdl On parle drsquoun systegravemeDownLink limiteacutee lorsque la qualiteacute drsquoUplink deacutepasse lexigenceOn applique Lsa max de la liaison descendante pour obtenir un nouveau Lpmax et Bidl parlrsquoexpression suivante

Avec H Facteur daffaiblissement de propagation utiliseacutee dans le dimensionnement decouverture et de capaciteacute deacutepend de la geacuteomeacutetrie du site diagramme dantenneexposant de propagation et la hauteur de lantenne de station de base Une valeur deH = 036 est recommandeacute pour le dimensionnement249 Les modes de transmissionLes modes de transmission disponibles sont les suivantesbull Single Input Multiple Output (SIMO) en utilisant une antenne TX dans la station de base etdeux antennes RX agrave leacutequipement utilisateurbull TX diversiteacute en utilisant deux antennes TX et RX deux antennes dans la station de basebull Open Loop Spatial Multiplexing (OLSM) en utilisant deux antennes TX et RX deuxantennes agrave la station de base Cas de liaison descendante-Techniques Antenne SIMO 1x2 2x2 TX diversiteacute Multiplexage Spatial boucle ouverte(Open loop Spatial Multiplexing OLSM) 2x2-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM 64-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300 Cas de liaison montante-Techniques dantenne 2-branch RX diversity-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300Les reacutesultats y compris une marge drsquoimpleacutementation est comme suit

Avec

a0 a1 a2 et a3 sont des paramegravetres empiriques SINR γ est exprimeacutee en dBLe paramegravetre a0 semi-empirique repreacutesente le deacutebit maximum pouvant ecirctre obtenue dans un bloc de ressources La relation inverse entre γ et Rrb est comme suit

Les paramegravetres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant

Les paramegravetres semi empiriques pour lrsquoUpLink sont obtenus par le tableau suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

Qdl facteur de charge de la liaison descendante Fc Le ratio moyen entre les puissances reccedilues dautres cellules Nrb dl bruit thermique par bloc de ressources dans la liaison descendante deacutefini parNt + Nf 10 log (WRB)

Nf UE bruit = 7 dB Lsa max atteacutenuation du signal en liaison descendanteLsa max est calculeacutee dans leacutechelle logarithmique de la perte de trajet maximale MAPLul Lrsquoexpression est la suivante

245 Equation bilan de liaison DownLinkLa figure ci-dessous illustre lrsquoeacutequation de bilan de liaison pour les liens descendant

Lpmax est deacutecrit par leacutequation suivante

Avec

II46 La sensibiliteacute du lrsquoeacutequipement utilisateur reacutecepteurLrsquoeacutequation est comme suit

II47 SINR agrave la bordure de la CelluleLrsquoestimation de SINR sur le bord dune cellule est calculeacutee agrave partir de Lpmax Soneacutequation est la suivante

Le nouveau Lsa max est appliqueacute pour obtenir une nouvelle BIdl On parle drsquoun systegravemeDownLink limiteacutee lorsque la qualiteacute drsquoUplink deacutepasse lexigenceOn applique Lsa max de la liaison descendante pour obtenir un nouveau Lpmax et Bidl parlrsquoexpression suivante

Avec H Facteur daffaiblissement de propagation utiliseacutee dans le dimensionnement decouverture et de capaciteacute deacutepend de la geacuteomeacutetrie du site diagramme dantenneexposant de propagation et la hauteur de lantenne de station de base Une valeur deH = 036 est recommandeacute pour le dimensionnement249 Les modes de transmissionLes modes de transmission disponibles sont les suivantesbull Single Input Multiple Output (SIMO) en utilisant une antenne TX dans la station de base etdeux antennes RX agrave leacutequipement utilisateurbull TX diversiteacute en utilisant deux antennes TX et RX deux antennes dans la station de basebull Open Loop Spatial Multiplexing (OLSM) en utilisant deux antennes TX et RX deuxantennes agrave la station de base Cas de liaison descendante-Techniques Antenne SIMO 1x2 2x2 TX diversiteacute Multiplexage Spatial boucle ouverte(Open loop Spatial Multiplexing OLSM) 2x2-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM 64-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300 Cas de liaison montante-Techniques dantenne 2-branch RX diversity-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300Les reacutesultats y compris une marge drsquoimpleacutementation est comme suit

Avec

a0 a1 a2 et a3 sont des paramegravetres empiriques SINR γ est exprimeacutee en dBLe paramegravetre a0 semi-empirique repreacutesente le deacutebit maximum pouvant ecirctre obtenue dans un bloc de ressources La relation inverse entre γ et Rrb est comme suit

Les paramegravetres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant

Les paramegravetres semi empiriques pour lrsquoUpLink sont obtenus par le tableau suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

II47 SINR agrave la bordure de la CelluleLrsquoestimation de SINR sur le bord dune cellule est calculeacutee agrave partir de Lpmax Soneacutequation est la suivante

Le nouveau Lsa max est appliqueacute pour obtenir une nouvelle BIdl On parle drsquoun systegravemeDownLink limiteacutee lorsque la qualiteacute drsquoUplink deacutepasse lexigenceOn applique Lsa max de la liaison descendante pour obtenir un nouveau Lpmax et Bidl parlrsquoexpression suivante

Avec H Facteur daffaiblissement de propagation utiliseacutee dans le dimensionnement decouverture et de capaciteacute deacutepend de la geacuteomeacutetrie du site diagramme dantenneexposant de propagation et la hauteur de lantenne de station de base Une valeur deH = 036 est recommandeacute pour le dimensionnement249 Les modes de transmissionLes modes de transmission disponibles sont les suivantesbull Single Input Multiple Output (SIMO) en utilisant une antenne TX dans la station de base etdeux antennes RX agrave leacutequipement utilisateurbull TX diversiteacute en utilisant deux antennes TX et RX deux antennes dans la station de basebull Open Loop Spatial Multiplexing (OLSM) en utilisant deux antennes TX et RX deuxantennes agrave la station de base Cas de liaison descendante-Techniques Antenne SIMO 1x2 2x2 TX diversiteacute Multiplexage Spatial boucle ouverte(Open loop Spatial Multiplexing OLSM) 2x2-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM 64-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300 Cas de liaison montante-Techniques dantenne 2-branch RX diversity-Scheacutemas de modulation QPSK 16-QAM- Modegraveles de canaux EPA5 EVA70 ETU 300Les reacutesultats y compris une marge drsquoimpleacutementation est comme suit

Avec

a0 a1 a2 et a3 sont des paramegravetres empiriques SINR γ est exprimeacutee en dBLe paramegravetre a0 semi-empirique repreacutesente le deacutebit maximum pouvant ecirctre obtenue dans un bloc de ressources La relation inverse entre γ et Rrb est comme suit

Les paramegravetres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant

Les paramegravetres semi empiriques pour lrsquoUpLink sont obtenus par le tableau suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

Avec

a0 a1 a2 et a3 sont des paramegravetres empiriques SINR γ est exprimeacutee en dBLe paramegravetre a0 semi-empirique repreacutesente le deacutebit maximum pouvant ecirctre obtenue dans un bloc de ressources La relation inverse entre γ et Rrb est comme suit

Les paramegravetres semi empiriques pour le DownLink sont obtenus par le tableau suivant

Les paramegravetres semi empiriques pour lrsquoUpLink sont obtenus par le tableau suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

II410 Rayon de la celluleLa perte de trajet maximum autoriseacute est utiliseacutee pour calculer le rayon de la cellule enutilisant un modegravele de propagationLeacutequation pour calculer la distance en kilomegravetres R est la suivante

A freacutequence deacutependant de la valeur drsquoatteacutenuation) cette relation est lrsquoinverse de lrsquoeacutequation donneacute par le modegravele de propagation ndashHataOKUMURA

Le tableau suivant montre latteacutenuation valeurs A qui sont utiliseacutes donneacute par Ericsson

II411 Nombre des sites Le nombre de sites est facilement calculeacute agrave partir de la superficie du site et la valeurinput de la zone de deacuteploiement Zd

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

La figure illustre la meacutethode de calcul de la zone des sites agrave partir de 2 modegraveleshexagonales de cellulePour un site Omni-directional le calcule est comme suit

Et pour un site 3 secteur

Et par suite le calcul de nbre des sites devient tregraves simple crsquoest le quotient entre la surface de la zone et la surface du site

Sz crsquoest la surface totale de la zone deacutepend du type de la zone comme montre le tableau210 suivant dans notre application la surface de la zone est un paramegravetre laquo input raquo pourgarantir un reacutesultat exacte

II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

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II5 Dimensionnement de capaciteacute Le dimensionnement de capaciteacute permet de trouver la capaciteacute maximale qui peut ecirctresupporteacute par une cellule Son objectif est de deacuteterminer le nombre des sites neacutecessaires pour satisfaire les trafics des abonneacutes dans une zone donneacuteeLa capaciteacute theacuteorique du reacuteseau est limiteacutee par le nombre drsquoeNodeB installeacute dans le reacuteseauElle deacutepend de plusieurs facteurs tels que type de la zone service nombre des abonneacuteesInterfeacuterenceshellip

II51 Calcul dimensionnement de capaciteacute pour les Uplink Pour eacutevaluer les besoins en capaciteacutes on doit suivre les taches suivantesbull Estimer le deacutebit de cellulebullAnalyser les entreacutees de trafic fournies par lopeacuterateur pour estimer la demande de trafic(Nombre dabonneacutes trafic et des donneacutees reacutepartition geacuteographique des abonneacutes dans la zone)Le principal indicateur de la capaciteacute est la distribution SINR dans la cellule laugmentation de nombre dutilisateurs augmente linterfeacuterence et le bruit et diminue lacouverture cellulaire par suite force le rayon de la cellule agrave devenir plus petiteII511 Deacutebit de la cellule Notre objectif est dobtenir une estimation du nombre des sites en fonction des besoinsen capaciteacute Et ces derniers sont deacutefinis par les opeacuterateurs de reacuteseau en fonction du traficLe deacutebit de la cellule est neacutecessaire pour calculer le nombre de sites son eacutequation est lasuivante

Nrb nombre total de blocs de ressources de la bande passante Npucch nombre de blocs de ressources attribueacutees aux canaux de controcircle PUCCH

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

La figure suivante illustre le dimensionnement de couverture

La capaciteacute DownLink est baseacutee sur le rapport signal interfeacuterence et bruit (SINR)Le SINR moyenne reacutesultante γ dl ave est repreacutesenteacutee par leacutequation suivante

II522 Deacutebit de la cellule Le deacutebit de lusager par cellule reacuteduit proportionnellement avec le nombre de blocs desressources Nrb

Le deacutebit de la cellule est repreacutesenteacute par leacutequation suivante

II523 Nombre des sites demandeacutes A eacutetape finale nous allons calculer Tsite agrave partir de Tcell avec le cas de 3 cellules parsite

Lutilisateur va entrer comme des inputs le nombre des abonneacutees et le deacutebit moyen dechacun afin de calculer le nbre des sites

Le nombre des abonneacutees est calculeacute agrave partir de lrsquoeacutequation suivante

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant

d la densiteacute des abonneacutes par Kmsup2 = 100abonneacuteeskmsup2Surface voir tableau 2101051463 Augmentation de nbre des habitants Donneacutees opeacuterateurs indique le taux de migration des abonneacutes des autres opeacuterateurs vers Tunisie Telecom= 1N= calcul fait pour 15 ans drsquoavanceII6 Conclusion ce chapitre a eacuteteacute consacreacute pour parler du principe de dimensionnement delrsquoeNodeB qui fait intervenir deux composantes couverture et capaciteacute Ces notions vont ecirctre utiliseacutes pour la conception qui sera preacutesenteacutee dans le chapitre suivant