WCDMA小区规划

1WCDMA小区规划提纲1)引言2)根据覆盖进行的小区规划3)根据话务量进行的小区规划4)两类规划的综合平衡2一引言（1）3G与2G的主要差异，在于3G业务是多媒体业务小区规划的原则在特定的环境条件下（指下列不同环境的某种组合）城市、郊区；室内、步行与车载；3一引言（2）特定的业务类型下电路交换（CS）型话音64kb/s144kb/s384kb/s分组交换（PS）型64kb/s144kb/s384kb/s4一引言（3）在上述两种条件下，分别从覆盖与话务量进行规划•从覆盖角度出发计算最小基站数；•从话务量角度出发计算最小基站数；最后综合两类计算结果，并取两者之中最大者作为最终结果。5二根据覆盖进行小区规划（1）由路径损耗确定小区覆盖范围，再由要求的总覆盖区域求得总基站数。这是根据覆盖进行小区规划的基本思路。基本参数与公式最大路径损耗LP：LP=Pe-Lpro-Rsen(1)其中：Pe为有效辐射功率，Lpro为传播损耗，Rsen为接收机灵敏度，即最小接收信号电平。6二根据覆盖进行小区规划（2）有效辐射功率Pe•上行链路，移动终端发射功率：如表1所示。表1上行链路移动终端发射功率由表可知，发送数据的功率约比话音大一倍。发射机输出话音数据发射功率mW125250dBm21247二根据覆盖进行小区规划（3）•下行链路，由于业务不同，发射功率也大不相同，小区负荷越大，在保证相同覆盖的条件下，发射功率也就越大。•假设小区负荷为理论上最大值即容量值，则每个业务信道的平均发射功率为总发射功率除以容量值所得之商。•若基站发射总功率为20W—控制信道占20％，为20W×0.2＝4W；—话音业务信道占80％，为20W×0.8＝16W；—其中每个话音业务信道的平均发射功率为16W/容量值，如表2所示8二根据覆盖进行小区规划（3）发射功率电路交换（CS）分组交换（PS）话音64kb/s384kb/s64kb/s384kb/s步行(3km/h)容量（理论值）49.627.73.3384.38.03每信道平均发射功率（mW）322.6577.54808.4189.71992.6每信道平均发射功率（dBm）25.127.636.822.833.0车载(120km/h)容量（理论值）28.911.61.0224.73.53每信道平均发射功率（mW）553.01376.315657.5648.24535.4每信道平均发射功率（dBm）27.431.441.928.136.6表2基站每信道的平均发射功率9二根据覆盖进行小区规划（4）•基站发射信号经天线馈线后将产生一定的损耗，如表3所示。表3每业务信道的有效辐射功率为：Pe=Pv-LI+GT(2)上行下行馈线损耗（dB）0.02.0发射天线增益（dBi）0.017.010二根据覆盖进行小区规划（5）其中：Pv为平均发射功率，LI为馈线损耗，GT为发射天线增益。传播损耗Lpro在计算无线路径损耗时，必须要考虑一些修正与余量，具体见表4。•对数正态衰落余量，它提供单一小区边界覆盖的具体计算；•干扰余量，接收机灵敏度是指在无干扰信号下，能正确接收的最低信号强度。然而在同一小区内的用户接收系统会产生互相干扰，它相当于增加了系统的背景噪声。11二根据覆盖进行小区规划（6）干扰余量＝10log10(1-扇区负荷)＝10lg(1-0.5)=3.0dB(3)•人体损耗，用户身体对无线电传播的影响，它与用户终端天线位置有关，若天线在用户肩部，则人体损耗约为2～3dB；•切换增益，切换时维持边界处特定可靠性带来的增益，一般当小区优化时约5dB；•穿透损耗，在基础小区规划中，其值除采用表4中数据外，还应根据建筑物具体大小和位置做调整。12二根据覆盖进行小区规划（7）表4传播损耗标准城市郊区对数正态衰落余量（dB）室外15.16.9室内5.42.3干扰余量（dB）3.0（相对于最低信号强度）人体损耗（dB）3.00.00.0切换增益（dB）5.0穿透损耗（dB）室外0.00.0室内15.010.0车载10.010.013二根据覆盖进行小区规划（7）•系统设计时应考虑的传播损耗Lpro为Lpro＝对数正态衰落余量＋干扰余量＋人体损耗＋穿透损耗－切换增益（4）接收机损耗LR•接收天线输出与接收机输入之间的综合损耗，如表5所示。表5上行下行接收天线增益（dBi）17.00.0馈线损耗0.00.014二根据覆盖进行小区规划（8）•接收机损耗可用下列公式表示：LR=LI-GR(5)其中，LI为馈线损耗，GR为接收天线增益接收机灵敏度Rsen•Rsen＝热噪声级别＋数据速率＋噪声系数＋要求的Eb/(N0+I0)(6)其中Rsen表示输入正好满足所要求的Eb/(N0+I0)时信号电平。Eb/(N0+I0)为每比特信号能量与总的噪声、干扰功率密度之比；热噪声级别为在接收处每赫兹的噪声功率，它等于波尔兹曼常数k与温度T的乘积；15二根据覆盖进行小区规划（9）数据速率是以dBHz为单位的信道比特率，它越高接收机灵敏度也越高；噪声系数为接收系统以接收机输入为基准的噪声指标，比如上行链路中若采用了塔顶功放，则噪声系数可降低至3dB；•如果运用话音激活，则计算Rsen时还应加入一个激活因素，这时假设为连续接收，灵敏度相关参数的取值可参见表6表7估算结果参见表8。16二根据覆盖进行小区规划（10）表6接收机灵敏度Rsen的相关参数取值指标数值热噪声级别－174dBm(T=3000K)数据速率电路交换(CS)(kb/s)12.240.9dB6448.1dB38455.8dB分组交换(PS)(kb/s)6444.8dB38453.9dB噪声系数上行3dB(具有塔顶放大器)下行7dB(移动终端)要求的Eb/(N0+I0)参见表717二根据覆盖进行小区规划（11）表7要求的Eb/(N0+I0)业务类型环境要求的Eb/(N0+I0)(dB)上行下行话音－数据速率(kb/s)8.0步行(3km/h)3.36.1车载(120km/h)6.17.964步行(3km/h)2.21.1车载(120km/h)3.83.3电路交换数据速率(kb/s)384步行(3km/h)0.60.1车载(120km/h)2.72.464步行(3km/h)1.41.1车载(120km/h)3.63.0分组交换数据速率(kb/s)384步行(3km/h)0.2-0.1车载(120km/h)2.31.918二根据覆盖进行小区规划（11）表8接收机灵敏度Rsen环境业务上行下行（室内）步行3km/h话音(12kb/s)－126.8－120电路交换(64kb/s)－120.7－117.8电路交换(384kb/s)－114.6－111.1分组交换(64kb/s)－124.8－121.1分组交换(384kb/s)－116.9－113.2车载120km/h电路交换(64kb/s)－119.6－115.1电路交换(384kb/s)－112.5－108.8分组交换(64kb/s)－123.3－119.4分组交换(384kb/s)－114.8－111.219二根据覆盖进行小区规划（12）无线覆盖估算路径损耗与小区覆盖半径的计算•在宏小区中，经常引用“OKUMURA－HATA”模型，作为覆盖估算的依据•具体计算公式为（NEC公司采用）：LP＝69.55+26.16lgF-13.82lgHb-a(Hm)+(44.9-6.55lgHb)lgR-B(F)(7)其中：LP为最大允许路径损耗(dB)Hb为基站有效天线高度(m)20二根据覆盖进行小区规划（12）Hm为移动台天线高度(m)F为频率(MHz)R为距离(km)a(Hm)为城市地形Hm的矫正因子B(F)为地物干扰矫正因子0（城市）B(F)＝2(lgF/28)2+5.4（近郊）4.78(lgF)2-18.33lgF+40.94（远郊）21二根据覆盖进行小区规划（12）•假设F=2GHz,Hb=30m,Hm=1.5,a(Hm)=0则(7)可简化为：139.65+37.20lgR-B(F)(Hb=15m)LP=(8)135.49+35.22lgR-B(F)(Hb=30m)矫正因子：0dB（城市）B(F)＝12.27dB（郊区）32.52dB（农村）22二根据覆盖进行小区规划（12）10(L+B(F)-139.65)/37.20(Hb=15m)R=(9)10(L+B(F)-135.49)/35.22(Hb=30m)覆盖面积计算•以384kb/s分组交换上行链路为例，设小区负荷为50％，城市室内环境•每信道辐射功率：设平均发射功率为24dBm、馈线损耗为0dB、发射天线增益为0dB，则由公式(2)可求得每信道有效辐射功率为24dBm；•传播损耗，设对数正态衰落余量为5.4dB，穿透损耗为15dB，则由公式(4)可求得传播损耗为18.4dBPP23二根据覆盖进行小区规划（13）•接收机损耗，设接收馈线损耗为0dB，接收天线增益为17dBi，则根据公式(5)，可求得接收机损耗为－17dBi•接收机灵敏度，设热噪声级别为－174dBm，数据速率为53.9dB，噪声系数为3dB，要求Eb/(N0+I0)＝0.2dB，则由公式(6)可求得Rsen＝－116.9dB•最大路径损耗LP=Pe－Lpro－LR－Rsen=24－18.4－(－17)－(－116.9)=139.5dB24二根据覆盖进行小区规划（13）•最大辐射半径(城市环境B(F)=0)R=10(L+B(F)-135.49)/35.22=1.3km(Hb=30m)•小区覆盖面积AA=3×3()2×=3.29km2•表9表10分别给出城市热点地区、城区、郊区和农村四种环境下的具体计算结果。欲覆盖地区的基站数•计算覆盖区所需基站数目时，将该地区各业务中最小的小区覆盖面积作为该地区的小区覆盖面积。为简化暂讨论城市与近郊区两种环境。PR2√3225二根据覆盖进行小区规划（14）•设某城市市区欲覆盖100km2（近）郊区欲覆盖900km2•则欲覆盖地区基站数目＝总覆盖面积/小区覆盖面积•本例中各业务中最小的小区覆盖面积选作384kb/s分组交换业务，城市室内（步行）环境下，上行链路的小区覆盖面积；•具体计算结果如表11所示。26二根据覆盖进行小区规划（15）表11根据覆盖得到的最少所需基站数目参数城市郊区覆盖面积(km2)100900小区面积(km2)室内3.3347.16车载4.7735.82基站数目(NodeB)室内3019车载212527三根据话务量进行小区规划(1)引言3G业务是单一话音拓广到多媒体业务，它主要包括电路交换(CS)话音、数据业务与分组交换（PS）的数据业务；不同业务的用户以及不同时段话务与数据量是不相同的，为了统一考虑，可以将各种业务数据速率的总和，即总数据速率作为话务量的衡量标准；28三根据话务量进行小区规划(2)基站处理多种业务的能力可通过频谱效率，即单扇区在1MHz频谱上所能提供数据速率的大小来体现在3G中各种业务频谱效率是不一样的；根据各业务的数据量在总数据量中所占的比重及各业务的频谱效率可以进一步计算出平均频谱效率；再由基站配置情况求得该基站的频谱效率，即模拟频谱效率；最后用总数据速率除以基站模拟频谱效率，即可求得所需的基站数目。29三根据话务量进行小区规划(3)业务模型在建网初期，必须根据估算建立一个业务模型（暂仅讨论城市和郊区两类环境），比如设某城市市区欲覆盖100km2，郊区欲覆盖900km2，且70％用户分布在城市，30％用户分布在郊区，用户总数为15万。总数据速率•业务类型—话音：12kb/sAMR混合编码话音业务；—电路交换（CS）数据：含64kb/s与144kb/s业务—分组交换（PS）数据：含64kb/s、144kb/s与384kb/s业务30三根据话务量进行小区规划(4)•计算总数据速率时要考虑的因素—各业务用户的数目，用户