中兴通讯WCDMA链路预算&容量估算

1真诚携手，共创双赢未来WCDMA链路预算及容量估算主讲人：刘博WCDMA系统工程师中兴通讯移动事业部Mobile:13761803997E-mail:[e-mail]主讲人：刘博WCDMA系统工程师中兴通讯移动事业部Mobile:13761803997E-mail:[e-mail]2提纲提提纲纲WCDMA链路预算WCDMA容量估算综合分析3链路预算及其模型链路预算及其模型定义：通过对系统中上行、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。简单地说，链路预算是对一条通讯链路上的各种损耗和增益的核算。目的1.确定小区的最大覆盖2.评估各参数对各网络的影响移动台基站馈线损耗天线增益路径损耗天线增益裕量上行链路下行链路4链路预算地位和作用链路预算地位和作用链路预算是覆盖规划的重要组成部分影响链路预算的因素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PA线损线损天线增益穿透损耗基站灵敏度阴影余量人体损耗UE功率5BSSLbLpIMMfBSLfGbGrPoutULPL___上行链路预算上行链路预算PL_UL上行链路最大传播损耗Pout移动台业务信道最大发射功率Gb天线增益（基站及移动台）Gr系统的软切换增益Lf_BS馈线损耗等Mf阴影衰落余量（与传播环境相关）IM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_BS基站接收机的灵敏度（与业务、多径条件等因素相关）6UEUE发送端发送端UE的最大发射功率25.101规定了4个功率等级的UE链路预算时，一般语音业务取21dBm；数据业务取24dBm。但有时都取21dBm。PowerClassNominalmaximumoutputpowerTolerance1+33dBm+1/-3dB2+27dBm+1/-3dB3+24dBm+1/-3dB4+21dBm±2dB7接收机灵敏度接收机灵敏度接收机灵敏度：灵敏度是接收微弱讯号的能力，接收机灵敏度与信号频率，S/N和调制模式相关。S_BS=Eb/No+10lg(Rb)+KT+NF_BS－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数据数率－KT热噪声密度，常温下等于－174dBm/Hz－NF_BS接收机噪声系数8品质因素品质因素Eb/No比特能量/噪声谱密度Eb/No与业务类型、移动速度、编解码算法、天线分集、功控、多径环境等相关。Powerspectrum所需的Eb/No用户1噪声用户2用户3944.521PS384K，下行BLER＝10％4.5531.5PS128K，下行BLER＝10％55.53.32PS64K，下行BLER＝10％6.566.554.5412.2Kvoice120Km/h20Km/h3Km/h120Km/h20Km/h3Km/h下行上行品质因素－品质因素－EbEb/No/No10处理增益PG=25dBVoice12.2kbpsData64kbpsData384kbpsBTSPG=18dBPG=10dB处理增益=码片速率/比特率(PG＝W/R)不同业务的处理增益不同，因此业务覆盖半径也不相同11热热噪噪声声环境热噪声功率谱密度N=KTB/B=KTK=1.380650*10E-23波尔兹曼常数T：绝对温度（=摄氏温度+273.15）B：接收机带宽，WCDMA的带宽为5MHz一般取-174dBm/Hz12噪噪声声系系数数噪声系数和噪声指数接收机的噪声指数是接收机在处理当中引入的噪声，等于输入端信噪比与输出端信噪比之比。Ｆ=（Si/Ni）／（So/No）ＮＦ＝10logＦ基站：3～5dB手机：7～8dB13干干扰扰余余量量干扰余量（干扰储备，NoiseRiseLimit）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。典型值：1~3dB，对应20~50%的负载（上行）。14无线传播中的损耗（无线传播中的损耗（11））人体损耗传播损耗馈线损耗穿透损耗车内损耗联接器、合路器等基站综合损耗建筑物穿透汽车穿透15无线传播中的损耗（无线传播中的损耗（22））人体损耗对手持机，当位于使用者的腰部或肩部时，接收的信号比天线离开人体几个波长时要低4~7及1~2dB，一般我们取3dB。馈线损耗WCDMA工作在2GHz频段，每100米损耗5~10dB，一般取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。16无线传播中的损耗（无线传播中的损耗（33））穿透损耗建筑物的贯穿损耗是指电波通过建筑物的外层结构时所受到的衰减，它等于建筑物外与建筑物内的场强中值之差。一般在10–20dB，它和建筑物材质、厚度有关。17阴影衰落余量阴影衰落余量阴影衰落余量（fadingmargin）为了保证基站以一定的概率覆盖小区边缘，基站必须预留一定的发射功率以克服阴影衰落，这些预留的功率就是衰落裕量。因为阴影衰落，在固定距离上的路径损耗可在一定范围内变化，为了保证信号强度，必须预留一定的余量来克服这种变化。通常认为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receivedsignallevel[dBm]probabilitydensityFmedian(x)Fthresholdx18功控余量分析分析功控余量分析分析功控余量（快衰落余量）用于抵抗快衰落（瑞利衰落）的功控波动范围。步行条件下，2.0--5.0dB。高速移动条件下，快速功控余量近为0dB19天线增益天线增益基站天线增益与天线相关，这里取典型值定向天线：17dBi全向天线：11dBi手机天线增益0－－2dBi（天线）分集增益信号相干合并，噪声非相干合并,一般取2.5～3dB20软切换增益软切换增益软切换增益软切换时，可以获得最大比合并/选择性合并的宏分集增益；可以降低反向发射功率；减小powerrise，降低功控余量。一般，下行可取2~3dB，上行0.8～4dB软切换区域软切换区域21上行链路预算实例上行链路预算实例22无线电波的传播模型无线电波的传播模型宏小区模型虽然形式不同，但大都是‘斜率-截距’模型通用公式Pathloss=k1+k2log(d)+k3Hms+k4log(Hms)+k5log(Heff)+k6log(Heff)log(d)+k7+clutterlossPath_Loss：传播路径损耗中值(dB)K1：衰减常数K2：距离衰减系数K3、K4：移动台天线高度修正系数K5、K6：基站天线高度修正系数K7：绕射修正系数ClutterLoss：地物地貌衰减修正值Hms移动台天线有效高度(m)Heff：基站天线有效高度(m)d：基站与移动台之间的距离(km)23基于覆盖的估算基于覆盖的估算24下行链路预算下行链路预算通常覆盖规划都是以手机能够达到的最大半径为基础进行计算，因为下行链路小区内所有的用户同时分享基站功率，影响前向覆盖半径的不确定因素很多，如同时连接的用户数、用户分布、用户速率等。通常情况下，基站的功率都是满足覆盖需求的，即覆盖是上行受限。下行往往受限于容量，但当小区负荷加大时，有可能出现下行链路受限的情况。上、下行链路预算中引起最大允许路径损耗差别的参数见下表。参数上行下行接收机噪声系数(dB)57最大发射功率(dBm)21取决于单信道最大发射功率接收端Eb/No(dB)(@12.2kbps)57.325上下行链路之间的平衡上下行链路之间的平衡要借助规划软件进行迭代计算先对上行做覆盖预测，再对下行做功率分配如总功率没有超出基站最大发射功率，则链路平衡。如下行所要求的总功率超出基站最大发射功率，则须减少覆盖面积，重新做下行功率分配，直至总功率小于等于基站最大发射功率。26提纲提提纲纲WCDMA链路预算WCDMA容量估算容量估算基本原理混合业务模型分析混合业务容量估算综合分析27WCDMA采用码分多址方式码序列区分信道频谱效率高WCDMA是一个自干扰系统造成原因：码特性不理想产生现象：功率攀升，软容量解决方法：WCDMA关键技术、网络规划频率时间码字码分多址示意图WCDMAWCDMA技术特点－自干扰系统技术特点－自干扰系统28WCDMAWCDMA技术特点技术特点S/I不满足了,我们都加一点吧IIIS大家听着,保持S/I不变.IIISIIISI增加一个用户I•自干扰与功率控制29自干扰与功率攀升自干扰与功率攀升30业务质量业务质量,,容量容量,,覆盖三者关系覆盖三者关系业务质量好Eb/N0允许最大路损覆盖范围容量链路分析接入控制传播模型发射功率内环功率控制干扰功率系统外干扰热噪声与多系统共存容量外环功率控制干扰功率31不同的业务比例和构成，有不同的容量表现---系统允许接入的用户数或数据速率不固定；容量与无线环境、业务构成和比例、用户分布和移动性、邻小区负载等因素有关。有利点---对业务质量和系统容量作一定限度的均衡；按最大经济效益动态调整各种业务的比例。系统容量与通信质量可以互换软容量软容量32上行容量受限于干扰上升上行容量受限于干扰上升253035404550556065234567891011usernumbernoiserise(dB)上海话闽南话普通话广东话33上行链路干扰估计上行链路干扰估计thermaljiupNPPN热噪声的干扰强度邻近小区的干扰强度本小区thermaljiNUEPUEP34下行容量受限于发射功率下行容量受限于发射功率464850525456586062643234363840424446usernumberTxPower(dBm)公共信道2个用户1个用户3个用户...下行功率35下行链路干扰估计下行链路干扰估计thermaliDLNPPN)1(热噪声临近小区的干扰强度本小区的信号强度小区正交因子thermaliNPP36提纲提提纲纲WCDMA链路预算WCDMA容量估算容量估算基本原理混合业务模型分析混合业务容量估算综合分析37支持多种业务可变速率业务高速数据分组业务不对称业务大容量和灵活的业务承载混合业务WCDMAWCDMA业务特点业务特点38话音业务呼叫模型话音业务呼叫模型呼叫时长呼叫时长呼叫建立呼叫建立呼叫释放呼叫释放特征参数：呼叫频率，呼叫时长，阻塞率平均Erlang量＝发起频率×持续时间/3600•话音业务呼叫模型39数据业务呼叫模型（数据业务呼叫模型（11））用户的一次数据业务使用用户的一次数据业务使用数据呼叫(session)-数据呼叫(session)-•数据业务呼叫模型40呼叫释放DataBurstDataBurstDataBurstDataBurstActiveDormant呼叫建立PacketCallPacketCall网页下载下一网页下载数据业务呼叫模型（数据业务呼叫模型（22））•数据业务呼叫模型41数据业务的特点数据业务的特点休眠（Dormant）状态和激活（Active）状态的转换；用户的每一次会话（Session）可以包含多次分组呼叫（PacketCall），而且不同的数据业务类型和不同的用户类型都具有不同的特点；数据以突发（DataBurst）方式传输；分组呼叫所占用的资源随着数据的突发传输而随时变化。42单用户业务模型分析（单用户业务模型分析（11））电