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Exercícios e Problemas de Redes Móveis: Frequência de 2017, Provas de Engenharia de Telecomunicações

Instituto Universitário de Lisboa (ISCTE-IUL)Engenharia de Telecomunicações

Resolução Teste Sistemas de Rádio e Comunicações avançados.

Tipologia: Provas

2021

Compartilhado em 01/02/2021

Carlos_Neto_Gomes
Carlos_Neto_Gomes 🇵🇹

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Frequência de 2017
•QUESTÃO 1 (1.0)
•A categoria 7 dos terminais LTE-A UE pode transmitir blocos com 150752 bits e modulação
64QAM em cada TTI. Indique qual o ritmo binário máximo desta categoria?
•a. 25Mbps b. 75Mbps c. 150Mbps
•
•QUESTÃO 2 (1.0)
•
•Indique em qual dos seguintes canais físicos da rede UMTS é mapeado o canal de transporte
FACH?
•a. S-CCPCH b. P-CPCH c. P-CCPCH
•
•QUESTÃO 3 (1.0)
•
•Indique qual o fator de espalhamento do canal DPCH na ligação descendente do UMTS cujo
ritmo de bits codificados é de 480kbps?:
•a. 8 b. 16 c.32
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pfd
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Baixe Exercícios e Problemas de Redes Móveis: Frequência de 2017 e outras Provas em PDF para Engenharia de Telecomunicações, somente na Docsity!

Frequência de 2017

• QUESTÃO 1 (1.0)

  • A categoria 7 dos terminais LTE-A UE pode transmitir blocos com 150752 bits e modulação 64 QAM em cada TTI. Indique qual o ritmo binário máximo desta categoria?
  • a. 25 Mbps b. 75 Mbps c. 150 Mbps
    • QUESTÃO 2 (1.0)
  • Indique em qual dos seguintes canais físicos da rede UMTS é mapeado o canal de transporte FACH?
  • a. S-CCPCH b. P-CPCH c. P-CCPCH
    • QUESTÃO 3 (1.0)
  • Indique qual o fator de espalhamento do canal DPCH na ligação descendente do UMTS cujo ritmo de bits codificados é de 480 kbps?:
  • a. 8 b. 16 c. 32

Frequência de 2017

• PROBLEMA 1 (1.5+1.0+2.0+1.0)

  • Considere um móvel (UE) em andamento a comunicar com uma estação de base (BS) UMTS sendo esta a emissora. A distância do móvel à BS é de R/2 com R=1000m. Considere que o ritmo de transmissão é de 384kbps e que o valor necessário de Ec/No=-12.0dB (energia de chip sobre a densidade espetral do ruído). Considere que o canal usado é o ‘Vehicular A’ com α=0.5, a velocidade do móvel 50km/h. As perdas médias de propagação são dadas por L=134.2+34log(Rkm) (dB) e a área em estudo consiste de 7 células hexagonais; PN=-100dBm, Ptotal=20W.
  • a) Calcule a geometria em dB (G 1 ) do móvel admitindo que há seis células interferentes cujas BSs estão todas situadas às distâncias aproximadas de D=1500m da BS de referência, (admita que as distâncias entre as BSs interferentes e o UE são iguais e de valor D-R/2). Contabilize também a potência de ruído térmico PN e a Ptotal.
  • b) Calcule a fração da potência total transmitida da BS necessária para manter a comunicação com o móvel a 384kbps (considere a geometria G 1 =6dB só se não resolveu a a)). Quantas chamadas de 384kbps são necessárias para atingir a carga de 77% no downlink?

3277 kbps (dados em tempo não real) móvel no exterior a 50 Km/h, coberto por BS exterior, Canal Veicular Tipo A Transmissor (BS) Potência máxima de transmissão [W] 20 40 % da Potência máxima para o HSDPA [dBm] -^ A Ganho da antena [dBi] 18.0^ B Perdas dos cabos (dB) 3.0^ C Equivalent Isotropic Radiated Power (EIRP) [dBm]

  • (^) D = A + B - C Receptor (pedestre) Densidade de ruído [dBm/Hz] - 174.0^ E Ruído do receptor do móvel [dB] 8.0^ F Densidade de ruído do receptor [dBm/Hz] - 166.0^ G = E + F Potência de ruído do receptor [dBm] -^ H = Margem de interferência [dB] -^ I = Potência de interferência do receptor [dBm]

J = Ruído total + interferência [dBm]

K = Ganho de processamento [dB] -^ L = Relação Eb/No [dB] 1.0^ M Sensibilidade do receptor [dBm] -^ N = M-L+K Ganho da antena do pedestre (UE) [dBi] 2.0^ O Perdas na cabeça [dB] 0.0^ P Margem de scheduling [dB] 4.0^ Q Perdas máximas no percurso entre a BS e UE [dB]

  • (^) R = D – N + O – P – Q Probabilidade de cobertura [%] 95. Constante de desvanecimento log-normal [dB] 10. Expoente do modelo de propagação 3. Margem de desvanecimento log-normal [dB] 10.6^ S Ganho de soft handover [dB], multi-célula 0.0^ T Perdas“in car” [dB] 10.0^ U Perdas de propagação efetivas entre a BS e o UE célula [dB]

V = R-S+T-U

Frequência 2017

• PROBLEMA 2 (1.0+2.0+2.0)

  • O operador UMTS do problema 1 dispõe do modo HSDPA tendo o móvel um terminal da categoria UE 10. Admita que em cada instante cada móvel recebe apenas um dos 3 CQIs a seguir indicados
  • CQI7- TBsize=650 bits. # Codes=2. TTI=2ms.Mod.=QPSK;(Ec/Ior)dB=-4dB;
  • CQI14- TBsize=2583 bits. # Codes=4. TTI=2ms.Mod.=QPSK;(Ec/Ior)dB=-4dB;
  • CQI21- Tbsize= 6554 bits.# Codes=5. TTI=2ms.Mod.=16QAM;(Ec/Ior)dB=-4dB.
  • Considere ainda os dados do problema 1: B=5MHz, W=3.84Mchips/s; F=8dB; MargemDesvanecimentos=20.6dB; GRX=2dB; LRX=0dB; Lpath=134.2+34log(RKm)dB; 10log(kT)=-174dBm/Hz.
  • a) Calcule as taxas de codificação efetiva e os ritmos binários dos 3 CQIs.
  • b) Calcule as diferentes sensibilidades do recetor HSDPA para os três diferentes CQIs, sabendo que as geometrias GCQI7=-4dB, GCQI14=2dB e GCQI21=8dB.

  • c) Calcule as diferentes áreas de cobertura de cada CQI.

Frequência 2017

PROBLEMA 3 (1+1.5+1.5+2.5)

  • d) Calcule a relação Sinal Interferência (C/I) relativa ao eMBMS do LTE das zonas com modulação 64QAM (hexágonos pequenos) e com QPSK (hexágonos grandes), ilustrada na Figura seguinte, sendo as antenas trisetoriais. Considere apenas a ligação DL o expoente das perdas de trajeto é α=3.4, admita que R=1500m e R 1 =500m e que a potência de transmissão das subportadoras OFDMA nas zonas com QPSK é (R/R 1 )^2 maior do que a potência de transmissão das subportadoras das zonas com 64QAM.
  • Frequência

Resolução Frequência 2017

  • 1 - c)
  • Pt=0.4x20W=8W => A=10log(8x10^3 mW)=39.0dBm;
  • D=A+B-C=39+18-3=54dBm
  • H=-166 + 10log(W) = - 166 + 10log(3.84x10^6 ) = - 166 + 65.8 = - 100.2dBm;
  • η=1-1/MI => Mi=1/(1-η)=1/(1-0.77)=4.34; I=10log(Mi)=10log(4.34)=6.4dB;
  • MI=(PN+PI)/PN=1+PI/PN=4.34=>PI=3.34PN=>J=10log(PI)=5.2+10log(PN)=5.2+H=-95.0;
  • K=10log(10(H/10)+10(J/10))=-93.9dBm;
  • L=10log(3840/3277)=0.7dB; M=1.0dB;
  • N=M-L+K=1-0.7-93.9=-93.6dBm;
  • R=D-N+O-P-Q=54+93.6+2- 0 - 4=145.6dB;
  • V=R-S+T-U=145.6-10.6+0-10=125.0dB
  • 1 - d)
  • L=134.2+34log(Rkm)dB; V=125.0=L 1 =134.2+34log(R 1 ) => R 1 = 10 (125-134.2)/34=0.536km
  • Sendo R 1 =536m < R=1000m o móvel só pode receber dados ao ritmo de 3277kbps
  • até 536m, nessa altura necessita de fazer o Handover para outra célula, ou tem de diminuir o ritmo de transmissão dos dados.

Resolução Frequência 2017

  • 2 - a)
  • CQI7- TBsize=650 bits. #Codes=2. TTI=2ms. Mod.=QPSK;(Ec/Ior)dB=-4dB;
  • CQI14- TBsize=2583 bits. #Codes=4. TTI=2ms. Mod.=QPSK;(Ec/Ior)dB=-4dB;
  • CQI21- Tbsize=6554 bits.#Codes=5. TTI=2ms.Mod.=16QAM;(Ec/Ior)dB=-4dB.
  • Rb=TBsize/TTI ; Rc=TBsize/#Codes/Nbits;
  • CQI7- Rb=650bits/2ms=325Kbps ; Rc=650/(2x960)=0.34;
  • CQI14- Rb=2583bits/2ms=1291.5Kbps ; Rc=2583/(4x960)=0.
  • CQI21- Rb=6554bits/2ms=3277Kbps ; Rc=6554/(5x1920)=0. 2 - b)
  • G 1 =-4dB;g 1 = 10 - 4/10=0.4;G 2 =2dB;g 2 = 10 2/10=1.585;G 3 =8dB;g 3 = 10 8/10=6.
  • SNR=(Ec/Ior)/[(1-α)+1/g];10log(SNR)=10log(Ec/Ior)-10log((1-α)+1/g)
  • 10log(SNR) 1 =10log(Ec/Ior)-10log((1-α)+1/g 1 )=- 4 - 10log(0.5+1/0.4)=- 4 - 4=-8.8dB
  • 10log(SNR) 2 =10log(Ec/Ior)-10log((1-α)+1/g 2 )=- 4 - 10log(0.5+1/1.585)=- 4 - 0.5=-4.5dB
  • 10log(SNR) 3 =10log(Ec/Ior)-10log((1-α)+1/g 3 )=- 4 - 10log(0.5+1/6)=-4+1.8=-2.2dB
  • Sendo 10log(Pn)=-100.2dBm (do Problema 1) e S(dBm)=SNR(dB)+Pn(dBm)
  • S 1 =-8.8-100.2=-109.0dBm ; S 2 =-4.5-100.2=-104.7dBm ; S 3 =-2.2-100.2=-102.4dBm

Resolução Frequência 2017

  • 3 - a)
  • 1 - QPSK
  • Nbits = 25x12x2x6x(1/3) = 1200bits; Rbits = Nbits / TTI = 1200 x 2000 = 2400Kbps
  • 2 - 16QAM
  • Nbits = 50x12x4x6x(1/2) = 7200bits; Rbits = Nbits / TTI = 7200 x 2000 = 14400Kbps
  • 3 - 64QAM
  • Nbits = 75x12x6x6x(3/4) = 24300bits; Rbits = Nbits / TTI = 24300x2000 = 48600Kbps
  • 3 - b)
  • 10log(SNR)=Es/No(dB)+10log(Rbits/Bt)-10log(Rc x log2(M))
  • 1 - 10log(SNR 1 )=-5.0+(-8.0)-(-1.76)=-11.2dB
  • 2 - 10log(SNR 2 )=10.0+(-0.2)-3.0=6.8dB
  • 3 - 10log(SNR 3 )=25.0+5.1-6.5=23.6dB
  • 10log(PN)=10log(kT)+10log(F)+10log(Bt)=-174dBm/Hz+8.0+10log(1.5x10^7 )=-94.2dBm
  • Sendo 10log(S) = 10log(PN) + 10log(SNR)
  • 10log(S) = - 94.2 – 11.4 = - 105.4dBm
  • 10log(S) = - 94.2 + 6.8 = - 87.4dBm
  • 10log(S) = - 94.2 + 23.6 = - 70.6dBm

Resolução Frequência 2017

  • 3 - c)
  • Lpath(dB)=EIRPTX(dBm)+GRX(dB)-LRX(dB)-Mf(dB)-S(dBm)=61+2- 0 - 20.6-(S)=42.4-(S)
  • Lpath=42.4+105.4=147.8dB
  • Lpath=42.4+87.4=129.8dB
  • Lpath=42.4+70.6=113.0dB
  • Sendo Lteor=134.2+34log(RKm)dB e fazendo Lpath=Lteor obtém-se:
  • R 1 =10(147.8-134.2)/34=2.50Km
  • R 2 =10(129.8-134.2)/34=0.742Km
  • R 3 =10(113-134.2)/34=0.238Km
  • A 1 =π(R 12 - R 22 )=17.9Km^2
  • A 2 =π(R 22 - R 32 )=1.55Km^2
  • A 3 =π(R 32 )=0.18Km^2

Resolução Frequência 2017

  • 3 - d)
  • DL; Reuso 1/3 => 4QAM (QPSK) hexágonos grandes com R=1500m; α=3.
  • Tem de se identificar todas as células interferentes com a célula central para fazer
  • (C/I) 2 =(1/io) x (D 2 /R 2 )α
    • Há em média io=6 células interferentes à distância D 2 =3R; R 2 =R =>
  • (C/I) 2 = (1/io) x (D 2 /R 2 )α^ = (1/6) x (3)3.4=7.
    • Há interferência cruzada reuso 1/reuso 1/3 num terço da banda que está a ser transmitido com potência (R/R 1 )^2 mais elevada. Há dois setores nessa situação e à distância (3)1/2R. Analisemos a potência do sinal desejado C e a potência do sinal interferente I.
  • C=Pt/R 1 α
  • I=(2/3)x(R/R 1 )^2 x Pt/((3)1/2R)α
  • => (C/I) 21 = (3/2) x (R 1 /R)^2 x ((3)1/2R/R 1 )α^ = 45. Sendo a interferêcia aditiva deve-se contabilizar esta interferência cruzada no reuso 1 => (I/C)1t = (I/C) 21 + (I/C) 1 = 0.05 => (C/I)1t = 20.