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1、 WCDMA系统上下行链路预算分析 前言 WCDMA是一个自干扰系统WCDMA系统的覆盖与容量息息相关 覆盖和容量的关系就体现在链路预算中引入了上 下行干扰余量 而干扰余量又与容量规划中的负载因子密切相关 课程目标 了解WCDMA的上 下行链路预算的基本原理和方法了解WCDMA上 下行链路预算中各参数的含义及设置方法 学习完本课程 您将能够 课程内容 第一章WCDMA上 下行链路预算基本原理及分析场景介绍第二章WCDMA上 下行链路预算中各参数含义及设置 基本原理 链路预算 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
2、播损耗 分析场景介绍 地区类别Morphology采用通常的区分方法 把小区覆盖目标地区分为以下几类 密集城区DenseUrban普通城区Urban郊区SubUrban农村RuralArea高速公路HighWay所处环境的不同影响到链路预算中以下参数 建筑物穿透损耗均值阴影落标准差传播模型及路径损耗因子 分析场景介绍 根据3GPPR4TR25 943V4 0 0 2001 06 中的建议 使用以下几种典型信道 Static 静态信道 无多径TU3 典型城区步行速度TU50 典型城区普通车速TU120 典型城区高速RA120 开阔地区高速RA250 开阔地区高速列车HT120 山区高速 分析场景
3、介绍 使用中应根据需要选择合适的多径信道类型 这一设置主要影响到链路预算中以下参数 链路性能 解调EbvsNo要求 上行小区负载 使用中合理选取下行小区负载 使用中合理选取下行干扰余量快速功控余量软切换增益对于这些参数 请参考第二章中的详细说明 分析场景介绍 扇区化Sectorise全向Omni3扇区3Sector6扇区6Sector这一设置影响到链路预算表格中以下参数 天线增益此外 由于扇区化形式的不同 影响到覆盖区域的变化及软切换比例的变化 所以还应根据需要合理设置以下参数的取值 小区负载CellLoading 分析场景介绍 一般有以下几种承载类型可供选择 Voice 12 2kbps L
4、CD64LCD144LCD384UDD64UDD144UDD384不同的承载类型影响到链路预算中以下参数 链路性能 解调EbvsNo要求 链路预算主要目的是为了确定小区覆盖范围 该范围应根据需要达到连续覆盖的业务 基本业务 确定 因此 在承载类型选择时 应根据基本业务需要确定 由于数据业务的不对称性 上下行基本业务可能不同 所以在链路预算工具中提供了分别设置的控件 分析场景介绍 分集配置DiversityConfiguration上行收分集配置种类 2天线收分集4天线收分集下行发分集种类 无发分集noDiversitySTTD闭环发分集模式一CloseLoop Mode1闭环发分集模式二Clo
5、seLoop Mode2分集方式的不同影响到链路预算表格中以下参数 链路性能 解调EbvsNo要求 分析场景介绍 是否使用塔放TMA TowerMountedAmplifier 在馈缆损耗较大的场景中 使用塔放可以有效降低馈缆损耗对接收机灵敏度的恶化 是否使用塔放的设置影响链路预算表格中以下参数 上行接收噪声系数 定义在天线接头处 分析场景介绍 室内覆盖IndoorCoverage根据运营商建设要求确定是否需要做到室内覆盖 需要注意不同目标地区可能有不同的要求 这一设置影响链路预算表格中以下参数 穿透损耗阴影衰落余量标准差 课程内容 第一章WCDMA上 下行链路预算基本原理及分析场景介绍第二章
6、WCDMA上 下行链路预算中各参数含义及设置 算法分析 下行链路 前向 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 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 算法分析 上行链路 反向 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Lf BS馈线损耗Ga BS基站天线增益Ga UEUE天线增益Mf阴影衰落余量 与传播环境相关 M
7、I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 参数说明 TCH最大发射功率MaxPowerofTCH上行最大发射功率对于UE来说 它的每业务信道最大发射功率就是其额定总发射功率 虽然RNC可以通过信令对该最大发射功率进行限制 但在进行链路预算时 通常假设该最大发射功率设置为UE的额定发射功率值 在进行链路预算时 设话音业务UE最大发射功率为21dBm 数据业务UE最大发射功率24dBm 参数说明 下行最大业务信道发射功率下行链路的每业务信道最大发射功率由RNC设定 对于不同的业务可以有不同的取值 馈缆
8、损耗CableLoss馈缆损耗针对基站侧而言 UE馈缆损耗设置为0dB 在使用双工器的情况下 上下行信号经过同一馈缆 所以上行接收和下行发射的馈缆损耗设置为相同的值 馈缆损耗的设置值影响链路预算中以下参数 上行接收机噪声系数下行EiRP对于常用的7 8 馈缆 在2GHz频段的百米损耗约为6dB 此外 还应计入跳缆 接头等损耗 参数说明 人体损耗人体损耗发生在UE侧 具体取值与使用者的使用习惯有关 一般对人体损耗的缺省设置值作如下假设 话音业务人体损耗取值3dB数据业务由于以阅读观看为主 UE距人体较远 人体损耗取值0dB天线增益UE天线增益一般认为UE的天线增益为0dBi BS天线增益BS天线
9、增益应根据实际选用的天线指标确定 参数说明 等效全向辐射功率EiRPEiRP是EquivalentIsotropicRadiatorPower的缩写EiRP dBm MaxPowerofTCH dBm CableLoss dB BodyLoss dB GainofAntenna dBi 噪声系数UE接收机噪声系数UE接收机噪声系数典型值为7dB BS接收机噪声系数为了统一使用和不使用塔放的情况下噪声系数的计算 将BS接收机噪声系数参考点定义在天线接头处 参数说明 接收机灵敏度SensitivityofReceiver接收机灵敏度是指由接收机底噪决定的最小接收信号强度 与噪声系数一样 在链路预算
10、中 将其定义在天线接头处 SensitivityofReceiver dBm 174 dBm Hz NF dB 10lg 1000 Rb kHz EbvsNorequired dB 注意这里的接收机灵敏度与3GPPTS25 104V3 7 0 2001 06 中7 2节的参考灵敏度指标不同 参考点不同 协议规定的参考点在不使用塔放时是机顶天线口 TestPortA 使用塔放时是远端天线口 TestPortB 均不包含天线至放大器间的馈缆配置不同 协议规定的参考灵敏度是对单个分集通道进行测试的 而链路预算中的接收机灵敏度则是应用接收分集之后的灵敏度指标信道条件不同 协议规定的参考灵敏度是在静态信
11、道下测试得到的 链路预算表格中的灵敏度指标根据各种多径信道下的解调性能计算得到 参数说明 小区负载CellLoading上行小区负载定义 在理想功控假设下 存在下述关系 规划中可以使用上述公式对一定场景下的小区负载进行估计 参数说明 下行小区负载定义 在理想功控假设下 有如下关系 参数说明 干扰余量InterferenceMargin上行链路干扰余量根据对上行负载因子的定义 上行链路干扰余量应等于相应小区负载下的NoiseRise值 下行链路干扰余量下行干扰余量的定义如下 需要注意的是上面公式中使用小区边缘耦合损耗值进行计算 此耦合损耗定义在基站机顶与UE接收机之间 所以上行最大耦合损耗等于
12、CL UL max dB PathLoss dB BodyLoss dB PenetrationLoss dB GainofTxAntenna GainofRxAntenna dBi CableLoss dB 在上行覆盖受限场合 下行最大耦合损耗等于上行最大耦合损耗 参数说明 外界干扰余量MarginforBackgroundNoise在某些地区 由于外界电磁干扰的存在 需要在链路预算中留出相应的余量 假设设备 NodeB或UE 底噪为XdBm 外界干扰功率为YdBm 则需要留出的外界干扰余量为 MarginforBackgroundNoise XdBm YdBm XdBm根据相关测试报告 R
13、NP OforUMTS5 1 2 外界干扰功率缺省设置为 104dBm 参数说明 快衰落余量在链路预算中 使用的接收机解调性能是基于理想功控的假设得到的仿真结果 在实际的系统中 由于发射方的发射功率是有限的 这就在闭环功控中引入了非理想的因素 假设发射方的最大发射功率为TCH max 在这样的功率限制下 在一定的路径损耗时 达到BLER BER要求的发射方平均发射功率是TCH Average PL 定义功率余量 有如下关系 链路预算中的快速功控余量可以近似设置为无功控条件下链路性能与理想功控性能差值 参数说明 上行链路快速功控余量由于快速功控余量由链路性能决定 所以其设置应与链路性能表格相同
14、区分不同信道 并与上行收分集的配置有关 具体取值由链路仿真提供 下行链路快速功控余量由于快速功控余量由链路性能决定 所以其设置应与链路性能表格相同 区分不同信道 并与下行发分集的配置有关 具体取值由链路仿真提供 参数说明 最小接收信号强度MinimumSignalStrengthRequired在接收机静态灵敏度的基础上 考虑了天线增益 软切换的链路增益 快速功控余量等因素之后 就可以计算得到保证链路质量需要的最小接收信号强度 对上行链路 由于CableLoss包括在噪声系数中一并考虑 所以 ULMinimumSignalStrengthRequired SensitivityofReceiv
15、er dBm GainofAntenna dBi BodyLoss dB InteferenceMargin dB SHOGainoverfastfading dB FastFadingMargin dB 参数说明 对下行链路 需要在上式的基础上 再增加CableLoss一项的恶化 DLMinimumSignalStrengthRequired SensitivityofReceiver dBm GainofAntenna dBi CableLoss dB BodyLoss dB InteferenceMargin dB SHOGainoverfastfading dB FastFadingM
16、argin dB 参数说明 穿透损耗PenetrationLoss当需要考虑保证室内覆盖时 需要在链路预算中考虑建筑物穿透损耗 穿透损耗与具体的建筑物类型 电波入射角度等都有关系 在链路预算中假设穿透损耗服从对数正态分布 用穿透损耗 对数值 均值及标准差描述 参数说明 阴影衰落余量SlowFadingMargin上行阴影衰落余量需求链路中断概率通过链路预算 可以得到对于某个特定位置UE的无线链路 在基站侧所需的最小接收电平Smin 在一定的负载下 这一电平值可以由该链路的解调性能确定 而与位置无关 当UE发射功率达到最大 仍不能克服路径损耗 达到这一最低接收电平要求时 这一链路就会中断 所以 距离为d处的UE 其链路中断概率为 参数说明 式中 其物理含义为距离d处路径损耗均值与为保持连接最大允许路径损耗的差 参数说明 为服从对数正态分布的阴影衰落分量 其均值为零 方差为 所以有 运营商建网时一般会对最高中断概率做出要求 从上面式子可以很容易得到结论 该中断概率与UE与负相关 且在小区边缘处最小 对应中断概率达到极大 在通过链路预算进行小区覆盖范围估算时 需要在计算得到的最大路径损耗基础
