TD-SCDMA覆盖与容量分析(V1.2)

TD-SCDMA覆盖与容量分析本课程的学习目标了解规模估算在网规流程中的作用掌握覆盖估算方法及各参数的含义了解3G话务模型掌握容量估算方法目录TD-SCDMA技术特点及网规特点网规流程中的覆盖容量分析TD-SCDMA覆盖估算3G话务模型TD-SCDMA容量估算秘密▲3TD-SCDMA基本特点每载波带宽1.6M码片速率1.28Mc/s双工方式TDD帧长10ms(子帧5ms)信道编码卷积码、Turbo码调制方式QPSK/8PSK功率控制开环结合慢速闭环功率控制速率200次/s基站同步同步秘密▲4FrequencyTimePowerdensity(CDMAcodes)1.6MHz0:15TS02.Carrier(optional)3.Carrier(optional)TS1TS2TS3TS4TS5TS6DLDLDLDLULULUL5msDwPTSUpPTSGPDLTD-SCDMA时隙帧结构秘密▲5TD-SCDMABASICRUorRUSF16TSTS150RUSF8上行信道码的SF为：1、2、4、8、16下行信道码的SF为：1、16一个信道就是载波、时隙、扩频码的组合,也叫一个资源单位(ResourceUnit)；一个16位扩频码划分的信道是最基本的资源单位，即BRU；TD-SCDMA资源单元秘密▲6TD-SCDMA码道分配单码道传输和多码道传输；码域集中和时域集中传输：前者将一个时隙内的多个码道集中分配给用户，后者将多个时隙分配给同一用户，前者的阻塞概率将高于时域集中分配原则；对于低速率业务，可采用较大的扩频因子获得较大的扩频增益。对于高速率业务，可以有两种方式：采用较小的扩频因子（扩频增益小）；或采用较大的扩频因子（扩频增益大），多码道传输。秘密▲7调制码片复数符号数据比特扩频TD-SCDMA数据速率QPSK调制，将两个连续的数据比特映射到一个复数据符号；8PSK调制，将三个连续的数据比特映射到一个复数据符号；每个经过数据调制后的复数据符号都要用长度为（上行1、2、4、8、16；下行1、16）的扩频码扩频；每一个突发中，含有两个数据符号字段，其中每个数据符号字段有352个码片，所以，单时隙数据域码片长度352×2＝704个；若SF＝16，则扩频前数据符号数为：704÷16=44个；若采用QPSK调制，则一个BRU包含的数据比特数为44×2=88个；采用8PSK，则一个BRU包含的数据比特数为44×3＝132个；秘密▲8TD-SCDMA数据速率因为一个子帧长度为5ms，所以：采用QPSK时，一个BRU能承载的数据速率为88个×(1s÷5ms)＝17600比特/秒采用8PSK时，一个BRU能承载的数据速率为132个×(1s÷5ms)＝26400比特/秒其它需要考虑的因素传输格式指示TFCI、传输功率控制TPC、同步偏移SS等消耗的码片卷积码、Turbo码带来的冗余信息打孔过程秘密▲9TD-SCDMA网规特点工作频段穿透能力差定时提前对覆盖半径的影响多业务并发业务同径覆盖系统容量大智能天线对网络规划的影响小区呼吸效应弱秘密▲10智能天线对网络规划的影响User1User3User2智能天线可以有效地降低小区内及小区间的干扰，因此可以有效地提高TD-SCDMA的覆盖范围及容量。理论上智能天线上行有9dB的分集增益，下行有9dB的赋形增益；从外场测试的结果表明，智能天线能有效地降低了小区内及小区间的干扰，因此提高了系统容量。智能天线的使用代价是增加了系统的复杂度。目前TD-SCDMA使用的智能天线，不管是圆阵还是线阵，都不能电调下倾，只能预制下倾角，线阵可以机械下倾；而WCDMA则可以实现电下倾和机械下倾。秘密▲11CDMA系统的呼吸效应所谓小区呼吸效应是指随着业务量的增加（或减小），小区覆盖半径收缩（或扩大）的动态平衡现象。由于CDMA系统的每个用户信号能量被分配在整个频带范围内，一个用户对于其它用户而言就是宽带噪声。每增加一个用户，对于其它用户而言，干扰电平就会增加，为了保证各自呼叫继续进行，每个用户都适当的提高自己的发射功率，形成了一种功率攀升的恶性循环，直到新的用户无法使基站接受到符合解调门限的信号为止，此时系统达到容量极限。小区呼吸效应在链路预算中就体现为当小区用户数增多，负载增大，相应的干扰余量增大，因此小区允许的最大路损减小，覆盖范围收缩。秘密▲12TD-SCDMA系统小区呼吸现象不明显TD-SCDMA小区呼吸现象不明显的原因：TD-SCDMA系统各种多址技术使产生呼吸效应的因素显著降低智能天线和联合检测技术最大限度的克服了小区呼吸效应：联合检测技术给系统带来较大增益，使小区内干扰因子下降，减少多址干扰智能天线波束赋形进一步减少小区内和小区间干扰，减少多径干扰仿真结果也显示随小区用户数增加，性能损失很小秘密▲13动态信道分配与呼吸效应TDD系统特有的上/下行干扰问题可以借助动态信道分配部分克服。新增用户的接入会导致其它用户业务质量的下降，通过适当的时隙安排，尽量地把来自同一方向上的用户分散到不同的时隙中，使得多址干扰降至最小。对于已经接入的用户，由于无线传播环境的变化导致的业务质量的下降，也可以通过小区内或波束间的信道切换，减小用户增加带来的影响。秘密▲14TD-SCDMA网络规划原则优化时考虑：升级加载波规划时考虑：当前网络规模规划时考虑：热点地区分层覆盖网络规划原则——“一次规划，分期建设”目录TD-SCDMA技术特点及网规特点网规流程中的覆盖容量分析TD-SCDMA覆盖估算3G话务模型TD-SCDMA容量估算秘密▲16调查分析勘察网络规划需求分析无线网规站点勘测无线网络详细设计传播模型测试传播模型校正输出规划报告网络规划站点筛选网络规模估算网络预规划设计仿真验证验证系统符合客户要求仿真TD-SCDMA网络规划流程秘密▲17网规流程中的覆盖、容量估算按照覆盖来估算按照容量来估算KR算法业务模型确定链路预算规模估算链路预算得到基站/扇区数量。以链路预算得到的基站/扇区数量为基准，在确定的业务模型下，进行KR算法迭代。得到最终估算结果。秘密▲18按覆盖估算确定最大允许路径损耗传播模型校正特定单时隙用户数下覆盖半径链路预算覆盖目标链路预算表秘密▲19按容量估算（基于KR算法容量估算方法）根据链路预算的结果得到基站/扇区数量开始将整个网络的业务量平均到每个基站/扇区进行迭代各业务的阻塞率是否满足要求？根据迭代找到的资源数计算载波数和码道负荷载波数是否满足要求？结束是否是否站点数加一增加2个BRU秘密▲20站型与面积RDDRRD全向站型定向站型(广播信道65度，三扇区)定向站型(广播信道90度，三扇区)RD3RD3全向站定向站（65度，三扇区）定向站（90度，三扇区）站间距D=1.5R面积S=2.6R2S=1.95R2S=2.6R2目录TD-SCDMA技术特点及网规特点网规流程中的覆盖容量分析TD-SCDMA覆盖估算3G话务模型TD-SCDMA容量估算秘密▲22链路预算覆盖目标最大允许路径损耗传播模型链路预算覆盖半径覆盖规模链路预算是覆盖规划的前提，通过计算业务的最大允许损耗，可以求得一定传播模型下小区的覆盖半径，从而确定满足连续覆盖条件下基站的规模。链路预算是通过对系统中上、下行信号传播途径中各种影响因素的考察和分析，对系统的覆盖能力进行估计，获得保持一定呼叫质量下链路所允许的最大传播损耗。一般情况下，下行覆盖大于上行覆盖，即上行覆盖受限。从链路预算给出的最大路损，结合传播模型可计算出小区的覆盖范围。秘密▲23链路计算公式通过链路预算公式，解出允许的最大传播路径损耗允许的最大路径损耗(上行)=移动台最大发射功率+移动台天线增益+基站天线增益+赋形增益-人体损耗-移动台馈缆损耗-基站馈缆损耗-基站接收机噪声功率-基站接收解调所需的C/I-干扰余量-快衰落余量-阴影衰落-穿透损耗允许的最大路径损耗(下行)=基站单码道发射功率+基站天线增益+赋形增益+移动台天线增益-人体损耗-移动台侧馈线损耗-基站侧馈线损耗-移动台接收机噪声功率-移动台接收解调所需的C/I-干扰余量-快衰落余量-阴影衰落-穿透损耗秘密▲24链路预算流程（上行）项目单位密集城区一般城区郊区农村信道模型TU3km/hTU3km/hTU50km/hRA120km/h系统业务速率bpsCS64kCS64kPS64k12.2k工作频率MHz2000200020002000扩频带宽MHz1.281.281.281.28发射端最大发射功率dBm24242424终端天线增益dBi0000人体损耗dB0003EIRPdBm24242421接收端热噪声功率谱密度dBm/Hz-173.976-173.976-173.976-173.976热噪声功率dBm-112.903-112.903-112.903-112.903噪声系数dB3.53.53.53.5噪声功率dBm-109.403-109.403-109.403-109.403小区负载%100100100100干扰余量dB1.21.21.62处理增益NA3.423.423.4210.62Eb/NodB10.6210.628.7213.02转下页秘密▲25链路预算流程（上行）储备区域覆盖概率%0.950.950.90.9边缘覆盖概率%0.8769760.8769760.750.71阴影衰落标准差dB101086阴影衰落余量/慢衰落储备dB11.611.65.43.4功控余量/快衰落储备dB1100切换对抗慢衰落增益dB4.994.993.621.9穿透损耗dB1915108储备总计（室外）dB7.617.611.781.50储备总计（室内）dB26.6122.6111.789.50路损最大允许路损（室外）dB140.0934140.0934147.2234147.00最大允许路损（室内）dB121.0934125.0934137.2234139.00接上页：秘密▲26链路预算基本参数－发射端终端最大发射功率PS业务：＋24dBmCS业务：＋24dBm人体损耗CS12.2K：3dBCS64K和PS业务：0dBUE天线增益一般取0dBi秘密▲27链路预算基本参数－接收端热噪声密度与热噪声功率热噪声：热噪声是由导体中电子的热运动而产生的；在通信系统中，电阻器件噪声以及接收机产生的噪声均可以等效为热噪声；在大多数通信系统中，由于噪声带宽远远大于系统带宽，所以从直流到1012Hz的频率上，热噪声在每单位带宽上产生的噪声功率相等，即其功率谱密度在整个频率范围内都是均匀分布的，所以又称热噪声为白噪声；热噪声又被称作KTB底噪声，K=波尔兹曼常数(1.38×10-23)，T＝绝对温度(=摄氏温度+273.15)，B=接收器有效噪声带宽；如在温度为17℃(290K)时，KT(热噪声密度)为：-174dBm/Hz，考虑TD-SCDMA系统带宽为1.28MHz，因此接收机热噪声功率约-112.9dBm。秘密▲28KPSi/NiSo/NoNA链路预算基本参数－接收端噪声系数噪声系数通常被定义为网络输入端信号信噪比和网络输出端的信号信噪比之间的关系，值越小，说明该系统硬件的噪声控制越好，若以dB表示：Si/Ni是输入信噪比，So/No为输出载噪比，NA是接收机所产生的噪声功率，KP是设备的增益，显然有No=KP*Ni+NA，So=KP*Si，So/No=Si/(Ni+NA/KP)，不难看出，信号经过该设备后载噪比发生了变化，这个变化量即为接收机的噪声系数。一般基站噪声系数取3.5dB，终端噪声系数取7dB。inoutNSNS)/()/(log10秘密▲29链路预算基本参数－接收端信噪比、载噪比定义：信噪比（S/N）：传输信号平均功率与加性噪声平均功率之比；载噪比（C/N）：已调信号平均功率与加性噪声平均功率之比；区别：载噪比中的已调信号的功率包括传输信号的功率和调制载波的功率；信噪比中