WCDMA无线网络规划培训胶片.pdf
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1、2003-07-081 1Wireless Technology Innovation LabsWTIWCDMAWCDMA无线网络规划无线网络规划Wireless TechInnovationWireless TechInnovation北京邮电大学无线通信新技术研究室2003-07-082 2Wireless Technology Innovation LabsWTI?链路预算概述?干扰分析?容量分析内容提要?无线链路分析?链路预算参数?链路预算的计算?GSM与WCDMA网络规划差异?WCDMA系统仿真2003-07-083 3Wireless Technology Innovation L
2、absWTI?预测射频覆盖-生成最大允许的路径损耗-使用传播模型-获取小区覆盖?确定小区数量-基于为达到射频覆盖区域所需的小区数量?分析前向和反向链路?根据每种地形估计小区半径?CDMA小区半径通常由反向链路分析确定链路预算(1)2003-07-084 4Wireless Technology Innovation LabsWTI?链路电平图每个业务信道的发射功率发射机电缆损耗发射机天线增益发射机业务信道的EIRP传播路径损耗接收机天线增益接收机电缆损耗接收机输入信号电平衰落余量接收机灵敏度接收到的C/No接收到的 Eb/No接收机噪声底线噪声功率谱密度N0有效的噪声功率谱密度N0信息速率Rb
3、链路预算(2)2003-07-085 5Wireless Technology Innovation LabsWTI?链路预算概述?干扰分析?容量分析内容提要?无线链路分析?链路预算参数?链路预算的计算?GSM与WCDMA网络规划差异?WCDMA系统仿真2003-07-086 6Wireless Technology Innovation LabsWTI?链路预算参数 传播相关的参数 射频参数 CDMA特定的参数 系统参数链路预算参数2003-07-087 7Wireless Technology Innovation LabsWTI传播相关的参数2003-07-088 8Wireless T
4、echnology Innovation LabsWTI移动无线环境及传播模型不同区域的路径损耗衰落环境地形分类及业务区勘测传播模型穿透损耗传播相关的参数2003-07-089 9Wireless Technology Innovation LabsWTI?不同区域的路径损耗离开基站天线的距离(英里)自由空间(Po=-45 dBm,g=20dB/dec)-50-60-70-80-90-100-110-1208272625242322212信号强度dBm信号强度dBuV/m110开阔区域(Po=-49 dBm,g=43.5dB/dec)郊区(Po=-61.7 dBm,g=38.4dB/dec)美
5、国Newwark(Po=-64 dBm,g=43.1dB/dec)美国费城(Po=-70 dBm,g=36.8dB/dec)Jamsil,汉城(Po=-78dBm,g=37dB/dec)日本东京(Po=-84dBm,g=30.5dB/dec)美国纽约(Po=-77Bm,g=48dB/dec)25移动无线环境(1)2003-07-081010Wireless Technology Innovation LabsWTI衰落环境短期衰落(多径衰落)-主要由多径反射引起-多径反射波合成-瑞利分布-主要由地形和人造物引起-衰落信号的包络-对数正态分布,标准差为6 8 d B.长期衰落(阴影衰落)移动路径
6、(距离,时间)信号强度长期衰落短期衰落移动无线环境(2)2003-07-081111Wireless Technology Innovation LabsWTI密集市区郊区一般市区乡村地形分类2003-07-081212Wireless Technology Innovation LabsWTI业务区勘测?建筑物特征高度形状密集程度?地形特征山脉河流和湖泊?道路特征宽度车流密度2003-07-081313Wireless Technology Innovation LabsWTI传播模型Hata 传播模型修正的 Hata 传播模型COST-231传播模型2003-07-081414Wirele
7、ss Technology Innovation LabsWTI 经验公式 有效范围:150 MHz 1500 MHz 距离超过1 Km时适用性很好。采用HATA的传播预测与最初的Okumura模型相比非常接近,一般出入仅在1dB以内。(郊区)(乡村)Hata 传播模型2003-07-081515Wireless Technology Innovation LabsWTIPath loss Vs Distance at 800MHz60901201501800.11.12.13.14.15.16.17.1Distance(km)Path loss(dB)UrbanSuburbanHata 传播
8、模型2003-07-081616Wireless Technology Innovation LabsWTI 适用于100 MHz to 3000 MHz 距离超过1 Km时适用性很好加入修正因子以提高精确性对原来的HATA公式进行修正,与Okumura 曲线相比提高了精度。Leh(dB)=Lhata+So+ax+Sks+Bo So(dB)=(1-Ur)(1-2Ur)Lpo+4Ur Lps Lpo=-4.78log(f)2+18.33 log(f)-40.94 :对开阔地 Lps=-2log(f/28)2-5.4:对乡村 ax=(1-U)am(hr)+U a2(hr)F1+a4(hr)F2 F
9、1=3004/(f 4+3004),F2=f 4/(f 4+3004)Sks(dB)=27+f/230 log 17(ht+20)/17(ht+20)+r 2 +1.3-abs(f-55)/750 Sks:地球曲率校正 Bo(dB)=25 log(B1)-30修正的Hata 模型2003-07-081717Wireless Technology Innovation LabsWTI修正的Hata 模型2003-07-081818Wireless Technology Innovation LabsWTICOST-231 传播模型下列公式将Hata模型扩展到2 GHz频段其中 a(hre)在Ha
10、ta模型中定义0 dB 中型城市和郊区CM=3 dB 大都市中心地带2003-07-081919Wireless Technology Innovation LabsWTI参数定义单位Leh增强Hata模型传播路径损耗dB范围-ht基站天线高度m30 300hr移动站天线高度m1 10U城市参数-0 or 1Ur市区化参数-0 1说明小型城市=0大型城市=1开阔区=0郊区=0.5市区=1B1建筑物比率%3 50r距离Km1 100f载波频率MHz100 3000修正的Hata模型2003-07-082020Wireless Technology Innovation LabsWTI?建筑物穿透
11、损耗建筑物穿透损耗由于建筑物结构造成的射频信号的弱化。损耗因建筑材料,结构,用户在建筑物中的位置和相对基站的方向而异。密集市区:2 0 d B,一般市区:1 5 d B,郊区和乡村:1 0 8 d B?车辆穿透损耗由于车体封闭造成的射频信号的弱化。平均损耗为5 到8 d B穿透损耗2003-07-082121Wireless Technology Innovation LabsWTI射频参数2003-07-082222Wireless Technology Innovation LabsWTI最大发射功率接收机灵敏度天线电缆损耗人体损耗射频参数(1)2003-07-082323Wireless
12、 Technology Innovation LabsWTIMS和BS的最大发射功率MS和BS的最大发射功率分别会影响到上下行覆盖区域的大小。超过由MS和BS最大发射功率确定的区域外的终端用户会因为信号质量达不到通信要求而掉话三代的WCDMA系统中规定移动台的最大发射功率为0.125W(21dbm)。基站的最大发射功率为20W,其中业务信道所占的功率为16W射频参数(2)2003-07-082424Wireless Technology Innovation LabsWTI 接收机灵敏度基站接收机灵敏度是在没有裕量和增益的情况下,接收机所需的最小接受功率。此指标是恰好满足所需Eb/No时,接收
13、机输入端所需的信号功率电平。接收机灵敏度=(kT)dBm+WdB+(Nf)dB+(Eb/No)dB 10log(W/R)dB这里:K:波尔茨曼常数=1.38e 23 W/(Hz K)T:开氏290度时的测试室温。W:接收机接受带宽Nf:设备噪声系数Eb/No:信噪比R:信息比特速率射频参数(3)2003-07-082525Wireless Technology Innovation LabsWTI 天线天线天线作为关键的器件对基站与移动台间无线通信链路的建立起到重要的作用。?天线类型全向和定向天线(扇区化)天线射频参数(4)2003-07-082626Wireless Technology I
14、nnovation LabsWTI?天线增益天线增益是指天线将发射功率往某一指定方向发射的能力。天线增益定义为:取定向天线主射方向上的某一点,在该点场强保持不变的情况下,此时用无方向性天线发射时天线所需的输入功率P i 0,与采用定向天线时所需的输入功率P i 之比称为天线增益,常用“”表示。单位d B i&d B d天线的增益是相对于半波阵子或点源天线计算的增益为 0 d B d 的天线相应于增益为2.1 4 d B i 的天线射频参数(5)2003-07-082727Wireless Technology Innovation LabsWTI 电缆损耗电缆损耗电缆损耗包括从基站机框到天线的
15、所有损耗,即功放到天线的损耗移动台侧通常不考虑电缆损耗基站侧的电缆损耗通常达几个d B射频参数(6)2003-07-082828Wireless Technology Innovation LabsWTI 人体损耗人体损耗人体损耗是由于移动台在通信过程中靠近人体而造成的损耗。手持移动台通常有3 d B i 的损耗,车载移动台通常不考虑该损耗。射频参数(7)2003-07-082929Wireless Technology Innovation LabsWTIC D M A 特定的参数2003-07-083030Wireless Technology Innovation LabsWTI?C D
16、 M A 特定的参数干扰切换增益E b/N o 几何区域接收机干扰信号谱密度C D M A 特定的参数(1)2003-07-083131Wireless Technology Innovation LabsWTI干扰增量相对于接收机前端噪声测得的干扰电平定义了CDMA小区的干扰增量,其中干扰是在一个CDMA系统中接收机接收到的从所有移动台发来的干扰总和干扰增量=-10 log(1-X)其中 X是负载率,定义为在下属情况下系统极限容量的一部分最大负载:75%6 dBC D M A 特定的参数(2)2003-07-083232Wireless Technology Innovation LabsW
17、TI软切换增益通过减少所需衰落裕量,软切换可提供增益来克服慢衰落(选择一个较好基站)通过减少所需的相对于单一无线链路的Eb/No,软切换可提供另外的宏分集增益以克服快衰落(宏分集合并)软切换增益提高了CDMA网络的覆盖和容量(通常3dB)CDMA特定的参数(3)2003-07-083333Wireless Technology Innovation LabsWTIEb/No在数字通信中,人们主要感兴趣的链路参数是Eb/No,即每个信息比特的能量与噪声功率谱密度的比值。此比值与传统的信噪比有关,可以认为每比特能量等于在每比特持续期间平均的调制信号功率。S:调制信号的平均功率T:每个比特时长R:比
18、特速率(与比特时长成反比)No:噪声功率谱密度CDMA特定的参数(4)2003-07-083434Wireless Technology Innovation LabsWTIEb/No 与 FER反向链路Eb/No仿真结果CDMA特定的参数(5)2003-07-083535Wireless Technology Innovation LabsWTI 几何区域几何区域BS1=1BS2=2MSIoc=1/4No=1/4Ior/(Ioc+No)是基于对所有基站的路径损耗计算的Ior 是移动台接收到的其激活集中所有基站信号功率的总和Ioc 是移动台接收到的其他所有基站的信号功率的总和GIorNoIoc
19、dB?111 41 446/GIorNoIocdB?11 45 4232/1.有软切换时的增益2.没有软切换时的增益C D M A 特定的参数(6)2003-07-083636Wireless Technology Innovation LabsWTI 接收机干扰谱密度接收机前向链路干扰密度是某一位于内部(嵌入式)小区覆盖边缘的移动台接收机接受到的每赫兹上的干扰。GIorNoIocIorGNoGIoc?*I o cI t cI t cI o rI o cI o rAI o rAI o c?111AIocGNoGIocIocGAGNoGIorIocGNo?*()()?此项可通过公式计算得到.最终
20、我们可以得到接收机干扰密度。C D M A 特定的参数(7)2003-07-083737Wireless Technology Innovation LabsWTI系统参数2003-07-083838Wireless Technology Innovation LabsWTI?系统参数衰落余量覆盖概率系统参数(1)2003-07-083939Wireless Technology Innovation LabsWTI阴影衰落余量对付由于慢衰落而引起的接受信号衰减,衰落余量值的选取与边界可用性及区域可用性有关。边界可用性:沿着小区边界线上任意一点接受到信号的概率在某一特定门限之上。区域可用性:在
21、小区边界内任意一点接受到信号的概率在某一特定门限之上系统参数(2)2003-07-084040Wireless Technology Innovation LabsWTI快衰落余量由移动信道的多径传播引起的接收信号幅度在几d B 到数十d B 之间的波动,为了保持通信质量,需要预留若干快衰落余量。系统参数(3)2003-07-084141Wireless Technology Innovation LabsWTI系统参数(4)覆盖概率在基站边缘上信号质量(信号质量用导频强度来衡量)满足一定要求的点长度占总的边界长度。2003-07-084242Wireless Technology Innov
22、ation LabsWTI?链路预算概述?干扰分析?容量分析内容提要?无线链路分析?链路预算参数?链路预算的计算?GSM与WCDMA网络规划差异?WCDMA系统仿真2003-07-084343Wireless Technology Innovation LabsWTI 下行允许的最大路径损耗(Lup)=发射机每业务信道 EIRP接收机灵敏度+接收机天线增益 电缆损耗+切换增益 衰落裕量 穿透损耗+其他增益小区允许的传播损耗 最大路径损耗(Wlb)=min(Lup,Ldw)下行最大路径损耗=发射机每业务信道 EIRP接收机灵敏度+接收机天线增益 电缆损耗+切换增益 衰落裕量 穿透损耗+其他增益2
23、003-07-084444Wireless Technology Innovation LabsWTI小区最大覆盖范围最大路径损耗传播模型修正因子小区最大覆盖范围2003-07-084545Wireless Technology Innovation LabsWTI?链路预算概述?干扰分析?容量分析内容提要?无线链路分析?链路预算参数?链路预算的计算?GSM与WCDMA网络规划差异?WCDMA系统仿真CDMA系统的干扰Wireless Technology Innovation LabsWTI?系统内干扰?系统间干扰CDMA蜂窝系统是干扰受限的系统,干扰水平的高低直接影响蜂窝系统的容量和工作性
24、能,对CDMA系统的干扰进行分析有重要的意义。在现有的CDMA网络中,干扰主要来自以下两个方面:系统内干扰Wireless Technology Innovation LabsWTI下行链路同信道干扰:相同小区的干扰理论上讲,根本就不存在同小区下行链路干扰,因为CDMA下行链路信道是正交的。包括导频信道在内,任何一个下行信道都可以通过解扩后的基带流中不含有其他下行信道的干扰信号。但是由于移动台收到的是多径信号,实际移动传播信道会引入同小区干扰。它限制了单小区内的用户数量。系统内干扰Wireless Technology Innovation LabsWTI其他小区的干扰相邻小区干扰(ACI)(
25、又称为小区间干扰),是指在小区复用过程中,由周围小区的相互间作用所产生的干扰。它限制了相邻基站的互相靠近,使容量受限。2003-07-084949Wireless Technology Innovation LabsWTICDMA系统与GSM系统的电磁环境兼容问题决定了不同系统(GSM、CDMA)站点之间必然存在互干扰,使接收机灵敏度降低、过载或出现互调干扰,并最终导致系统性能的下降。但是,GSM、CDMA蜂窝通信系统不同的通信特点决定CDMA系统与GSM系统的电磁环境兼容问题主要是CDMA系统对GSM系统的干扰。系统间干扰2003-07-085050Wireless Technology I
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