第7课：WCDMA链路预算

WCDMA链路预算周力2005.09提纲链路预算原理链路预算参数WCDMA链路预算举例传播模型知识回顾请说出GSM-GPRS-WCDMAR99-WCDMAR4-WCDMAR5的演进过程中各阶段的技术特点。你最感兴趣的3G业务是什么？请简要说明原因。请大致描述我省各地市社会经济及电信业务发展的区域特征。覆盖规划下行链路预算上行链路预算1,链路预算原理WCDMA12.2k语音覆盖概率=75.0085.00=85.0095.00=95.00100.00=75.0085.00=85.0095.00=95.00100.00WCDMA64kCS业务覆盖概率=75.0085.00=85.0095.00=95.00100.00WCDMA64kPS业务覆盖概率=75.0085.00=85.0095.00=95.00100.00WCDMA384kPS业务覆盖概率链路预算，小区覆盖范围计算，容量估算，NODE-B基站数目估算，RNC数目估算。覆盖区域类型无线传播参数无线网络估算覆盖需求容量需求质量需求所需基站数目的大致估算所需基站配置的大致估算无线网络规划流程TX合路双工器馈线RXPout_BSLc_BSLf_BSGa_BSNodeBTXRXPout_UEGa_UEUE合路双工器PL_DLPL_UL阴影衰落余量Mf建筑物穿透损耗Lp人体损耗Lb通过对系统中前反向信号传播途径中各种影响因素进行考察，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。链路预算定义PL_DL：下行链路最大传播损耗Pout_BS：基站业务信道最大发射功率Lc_BS：基站内合路器损耗Lf_BS：馈线损耗Ga_BS：基站天线增益Ga_UE：移动台天线增益Mf：阴影衰落余量（与传播环境相关）Mpc：快速功控余量G_HO：软切换增益MI：干扰余量（与系统设计容量相关）Lp：建筑物穿透损耗（要求室内覆盖时使用）Lb：人体损耗S_UE：移动台接收机灵敏度（与业务、多径条件等因素相关）UESLbLpMIMfUEGaBSGaBSLfBSLcBSPoutDLPL_______下行链路预算-Mpc+G_HOPL_UL：上行链路最大传播损耗Pout_UE：移动台业务信道最大发射功率Ga_BS：基站天线增益Ga_UE：UE天线增益Lf_BS：馈线损耗Mf：阴影衰落余量（与传播环境相关）MI：干扰余量（与系统设计容量相关）Mpc：快速功控余量G_HO：软切换增益Lp：建筑物穿透损耗（要求室内覆盖时使用）Lb：人体损耗S_BS：基站接收机的灵敏度（与业务、多径条件等因素相关）BSSLbLpMIMfBSLfUEGaBSGaUEPoutULPL______上行链路预算-Mpc+G_HO设备参数链路参数WCDMA系统参数2,链路预算参数说明基站接收机灵敏度确定了为保证一定的呼叫质量，业务信道所需的最低接收电平。S_BS=Eb/No+10lg(Rb)+KTW+NF_BS＋MIEb/No基站接收机解调门限。通过链路仿真和实测得到。与业务类型、传播环境、接收机解调性能，配置条件（收分集、功控、软切换）相关Rb数据速率（信道编码前）KTW热噪声密度，常温下等于－174dBm/HzNF_BS接收机噪声系数MI干扰余量基站接收机灵敏度S_BSS_UE=Eb/sNo+10lg(Rb)+KTW+NF_UE＋MINF_UE移动台噪声系数，典型值7dB（协议要求优于9dB）MI干扰余量移动台接收机灵敏度S_UEPout_BS：基站业务信道发射功率本参数为系统参数，各种业务取值不同可根据业务类型和所需的该业务信道覆盖范围确定设定值定义在机顶天线口，无须考虑合路器损耗Lc_BS基站业务信道发射功率Pout_BSPout_UE：UE最大发射功率。25.101规定了4个功率等级的UE：链路预算时，假设语音业务UE最大发射功率21dBm；数据业务UE最大发射功率24dBm。PowerClassNominalmaximumoutputpowerTolerance1+33dBm+1/-3dB2+27dBm+1/-3dB3+24dBm+1/-3dB4+21dBm?2dB移动台发射功率Pout_UE基站业务信道最大发射功率设置值定义在机顶天线口，合路器损耗在链路预算中无需考虑。基站合路器损耗Lc_BSWCDMA系统工作在2GHz频段，机顶到天线间馈缆损耗不可忽略。典型值：馈缆损耗5－6dB/100m。馈缆损耗会降低接收机接收电平，从而对覆盖能力产生影响。使用塔放时，接收机放大环节移到馈缆之前，从而消除了馈缆损耗的影响。基站馈线损耗Lf_BS基站使用天线具有一定的增益。定向天线与全向天线相比具有更高的增益。典型值：全向天线11dBi；65°定向天线17dBi（3扇区用）基站天线增益Ga_BS通常假设移动台天线增益为0dBi。移动台天线增益Ga_UE如果使用室外基站进行室内覆盖，需要考虑建筑物穿透损耗。建筑物穿透损耗与建筑物类型有关。例如，密集城区建筑物穿透损耗典型值20dB，郊区10dB，车内10dB。建筑物穿透损耗Lp典型穿透损耗值隔墙阻挡：5～20dB楼层阻挡：＞20dB，室内损耗值是楼层高度的函数，-1.9dB/层家具和其它障碍物的阻挡：2～15dB厚玻璃：6～10dB火车车厢的穿透损耗为：15～30dB电梯的穿透损耗：30dB左右茂密树叶损耗：10dB对于手持移动台，需要考虑人体穿透损耗的影响。人体损耗典型值3dB。数据终端由于使用方式不同，可以不考虑人体损耗影响。人体损耗Lb链路预算得到的路径损耗值为中值，由于阴影衰落，实际的路径损耗在此值上下波动。为了保证一定的边缘覆盖概率（50%），需要留出一定的余量，即阴影衰落余量。通常假设阴影衰落服从对数正态分布。根据阴影衰落方差和边缘覆盖概率要求（运营商确定），可以得到所需的阴影衰落余量：Mf（dB值）=NORMSINV（边缘覆盖概率）×阴影衰落方差（dB值）其中NORMSINV()函数为标准正态分布累积函数的逆函数阴影衰落余量Mf链路预算计算前反向链路的最大路径损耗。此时，移动台位于小区边界，应考虑软切换带来的增益。由于独立传播路径的存在使得满足一定覆盖概率要求的阴影衰落余量减小。这一增益在链路预算中称为软切换增益G_HO，语音业务一般取值3dB。软切换增益实质为宏分集增益。软切换增益G_HOWCDMA系统为自干扰系统，其覆盖与容量密切相关，在链路预算中就表现为干扰余量的引入。对于反向链路，不同的负载水平对应不同的干扰上升。例如，3dB的干扰上升对应50％的负载，4dB的干扰上升对应60%的负载。对于前向链路，负载与干扰的关系同样存在，但难以进行理论计算，需要通过仿真确定。在链路预算中干扰余量的取值由系统的设计容量要求决定。干扰余量MI快速功控能够对抗低速移动（50km/h）条件下快衰落的影响，从而降低衰落信道条件下解调所需Eb/No要求。链路预算中使用理想功控条件下解调门限进行计算。实际工作中，由于最大发射功率限制，解调性能会恶化。为了保证闭环功控有效性，在链路预算中增加快速功控余量Mpc（有时也叫快衰落余量）。步行条件下，快速功控余量典型值1.0-1.5dB。高速移动条件下，快速功控起不到对抗快衰落的作用，快速功控余量为0dB快速功控余量Mpc业务及应用场景发射机参数接收机参数允许的路径损耗计算小区覆盖半径计算3,链路预算举例业务及应用场景发射机参数接收机参数允许的路径损耗计算小区覆盖半径计算传播损耗常用的传播模型4,传播模型传播损耗由于移动信道是一个变参信道，要对信号场强进行准确计算很困难。工程上常采用理论分析结合典型实测数据，找出各种地形地物下的传播损耗（或接收场强）和距离、工作频率及天线高度等之间的关系。为此常将地形地物分为几种不同类型，分别求出它们的传播损耗（或接收场强）中值，然后找出中值变动和瞬时值变动的数值，从而得出传播衰耗估算值，以保证通信的可靠性。传播模型传播模型用于预期地形和人为环境对无线电波传播中路径损耗的影响。传播模型是覆盖规划的基础，好的模型可以保证规划的精确度。无线传播模型受系统工作频率的影响，不同的传播模型有不同的工作频率范围；而且有室内传播模型和室外传播模型之分。运用传播模型时，要注意各项参数的单位取值。自由空间传播模型Ploss=32.44+20lgf+20lgd设f=900MHz，该传播损耗可描述为：Ploss=91.52+20lgd=L0+10lgdL0=91.52，在实际通信环境中，一般在3至5之间平坦地形传播模型Ploss=10lgd-20lghb-20lghm=4路径损耗斜率hb：基站天线高度hm：移动台高度几种常见传播模型经典模型是科学家通过CW测试数据逐步拟合出来的模型适用范围Okumura-Hata适用于150-1500MHz宏蜂窝预测Cost231-Hata适用于1500-2000MHz宏蜂窝预测Walfish-Ikegami适用于800-2000MHz城区、密集市区环境预测Keenan-Motley适用于800-2000MHz室内环境预测规划软件中使用适用于800-2000MHz宏蜂窝预测Okumura-Hata模型mhbbpAdhhfLlog)log55.69.44(log82.13log16.2655.69LpfbhmhdmhA路径损耗（dB）基站天线高度（m）移动台天线高度（m）载波频率（MHz）基站与移动台间距离（Km）移动台天线修正因子（dB）)8.0log56.1()7.0log1.1(fhfAmhm97.4)75.11(log2.32mhhAm中小城市：大城市：频率范围为150MHZ到1500MHZOkumura-Hata模型在郊区，标准模型可以修正为：在农村（开阔地），模型可以修正为：在农村（准开阔地），模型可以修正为：4.5)]28/[log(2)(2fLLpps市区94.40log33.18)(log78.4)(2ffLLppo市区94.35log33.18)(log78.4)(2ffLLppo市区Cost231-Hata模型mhbbpCAdhhfLmlog)log55.69.44(log82.13log9.333.46mCmC＝0dB中等城市和郊区中心区＝3dB大城市频率范围为1500MHZ到2000MHZWalfisch-lkegami模型标准W-I模型：L=Lo+Lrts+LmsdLo自由空间损耗Lrts建筑、街道等绕射、散射损耗Lmsd多层屏蔽绕射损耗对于直线街道(d20m)：L=42.6+26log(d)+20log(f)L传播损耗（dB）d传播距离（km）f频率（MHz）频率范围为800MHZ-2000MHz移动台天线高度：1-3m基站天线高度：4-50m小区半径：0.02-5km一般规划软件模型表示式Lp=K1+K2lgd+K3(hm)+K4lg(hm)+K5lg(Heff)+K6lg(Heff)lgd＋K7diffn+KclutterK1—与频率(MHz)有关的常数K2—与距离(km)有关的常数K3,K4—移动台天线高度(m)修正系数K5,K6—基站天线高度(m)修正系数K7—绕射修正系数Kclutter—地物衰减修正系数d—基站和移动台之间的距离(km)hm,Heff—移动台天线和基站天线有效高度(m)初始K参数是根据经典模型转换而来的模型校正－CW测试为了获得符合实际环境的无线传播模型，提高覆盖预测的准确性，为网络规划打好基础，需要对一些典型环境进行传播模型的校正。选择站点，建立模拟基站；选择路线，路测采集数据；利用模型校正工具软件进行校正，获得K1、K2，…..，KCLUTER。