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1、UMTS RF设计方法3G培训资料之九1内容 Contents UMTS网络规划介绍 GSM设计与UMTS设计的比较 与网络规划有关的概念 网络规划的原理及原则 UMTS RF设计方法 链路预算 容量分析 无线仿真2GSM网络规划： 覆盖及容量（上行链路 ）Pmax1 channelf1RangeTime-1个信道是1个时隙-来自其他用户的干扰是“时间保护”的-覆盖范围只有最大发射功率决定-1个用户1个时隙-容量取决于所提供的最大时隙数 （受限于硬件，又叫“硬阻塞”）覆盖容量1 channelf1BS Sensitivity3UMTS 网络规划： 覆盖及容量（上行链路 ） -1个信道为1个“码
2、”1 channel is one code-由于“码”的非完美正交性引入了 “Interference Margin” Codes not perfectly orthogonal. An Interference Margin added.-覆盖取决于最大功率和干扰电平 Range dependent Pmax and I.M.-容量是可变的，即“Soft”容量-容量取决于系统的干扰情况-实践经验，最大小区负荷为75%覆盖 Range容量Pmaxf1Rangec1c2c3f1BS Sensitivity-I.M.覆盖，容量和服务质量（QOS）是互为相关的！4W-CDMA 概念干扰的两个主要
3、来源： D 码的正交性 _码用来区分用户_多路径传播时，信号正交性受影响，正交性损失用 表示 _正交性的损失导致噪声的增加，这就是“干扰” D 发射功率 _CDMA系统的功率控制是至关重要的 _功率控制的目的是通过适应功率要求来较少扇区内的干扰 上行链路的远近效应下行上行Spreading CodesSeparate usersSeparate User N traffic channels Scrambling CodesIdentify each BS Same code used for one sectorDifferenciate each user in a sector5W-CD
4、MA概念 W-CDMA极限容量: W-CDMA系统理论上的最大容量可达 到 = 100%的负荷 实际上网络负荷应不超过75% 小区的负荷也可用“Noise Rise”（或 “Interference Margin” ）来表示 6W-CDMA概念 负荷系数Downlink Load Factor Required Eb/No Required Received Power from BS PBSUplink Load Factor Required Eb/No Required Received Power from MS j PMS,j小区的负荷是与干扰有关的 上行负荷 D 基站接收到的手机信
5、号要满足基站对Eb/No的要求 ，这就决定了上 行最大负荷。 下行负荷 D 手机接收到的基站信号要满足手机对Eb/No的要求 ，这就决定了下 行最大负荷。BS7W-CDMA概念 F 因子F因子定义了来自于本小区手机产生的带内干 扰与所有小区的手机所产生的带内干扰的比率 。 F因子为一测量所得的综合参数，仿真的结果 表明F因子的典型值范围为0.56到0.32。8W-CDMA概念软容量W-CDMA 的容量受干扰（本小区和外小区）的限 制 干扰 % 小区负荷Neighbour Cell less loaded less Interference More Capacity9W-CDMA概念 路径损耗
6、 路径损耗是手机和基站之间的信号功率损耗，包括手机和基站的损耗。MSL = Path LossR = distanceTx Power Antenna Gain Body LossAntenna Gain Cable Loss Thermal Noise Rx Noise Figure Required Eb/NoBSInterference Margin (Noise Rise) Fading Margin Handover Gain路径损耗是通过无线链路预算计算的（上行和下行）。上行链路预算：在假定基站应接收的既定信号强度时，最大允许路径损耗。下行链路预算：在假定手机应接收的既定信号强度时
7、，最大允许路径损耗。10W-CDMA概念覆盖失败概率及覆盖概率为什么引入此概念 在整个小区内，信号强度不是恒定的，是由阴影衰落引起的（用对数正态分布表示）Outage ProbabilityCoverage ProbabilityStd Deviation 8 dB for Urban and Dense Urban areas 90% reliability, 10.3 dB of fade margin is required量化 覆盖概率与网络规划质量有关。 覆盖失败概率定义了不满足指定QoS的概率。11W-CDMA 业务的区域分布Network split into regions o
8、f common characteristics: Users Services Radio Environment12业务的模型化Services Web browsing Video E-mail PDA synchronisation Photo - mail MPEG download Digital radioRequirements Delay throughput QoS Service levelBearer mapping LCD 64 KBPS LCD 144 KBPS LCD 384 KBPS UDD 32 KBPS UDD 64 KBPS UDD 144 KBPS FA
9、CH RACH UDD DSCH13无线网络规划原理及原则定义：无线规划是基于容量，覆盖和质量要求对无线网络能力的最初粗略估算方法。其核心是基于无线链路预算决定小区范围。什么是无线网络规划？14W-CDMA 覆盖与容量的关系15规划准则16上行链路 下行链路覆盖容量 注释 上行链路主导要求一般由于Noise Rise（Pole Capacity)的要求 和最大手机功率的限制，使得上行链路 的规划主要考虑覆盖下行链路一般主导要求下行数据量较大，加之下行发射信号引 入的干扰，使得下行链路规划容量要求 占主导地位。“一般原则，覆盖受上行链路约束，而容量是受下行链路约束“17UMTS UMTS 无线设
10、计方法无线设计方法18WCDMA 无线设计步骤系统设计步骤无线链路预算及容 量估算传播及覆盖评 估系统仿真研 究高精度LEVEL 1LEVEL 1LEVEL 2LEVEL 2LEVEL 3LEVEL 319Maximum Achievable Service Across the Cell12.2 kbps64 kbps384 kbps144 kbpsRange decreases假设 1 承载速率选择 Max n users supported increases20基站数量计算方法通过两种不同的方法计算Node B 的数量： D覆盖分析 D容量分析StartSelect Radio Env
11、ironment & Cell LoadingCapacity ValuesRange ValuesCell Range Analysis Number of Node BNumber of Node B for max capacitySelect case by minimum rangeCalculate remaining outputs for this case21步骤 1 ：无线链路预算 （满足覆盖要求的 基站数计算）满足覆盖要求的所需基站数量：22 满足容量要求所需的基站数量：步骤 2：容量估算 （根据容量要求计算 基站数量） 23小区伸缩效果24小区伸缩效果Cyear 1 -
12、 optimised configurationADBCADCBarea 1area 1year 2 - holes in the coveragenot coveredhigher capacitycell reduction25UMTS 设计模型组成Network CostingNetwork CostingCN DimensioningCN DimensioningAI DimensioningAI DimensioningTraffic AnalysisTraffic AnalysisUMTS SpecificationsService AnalysisUser MixMarket D
13、ataTechnology AssumptionsGeographical Info: Coverage Areas Clutter Types Subscriber Density Max Bearer ratesTotal Population, New Subscribers, Average Subscribers per SegmentService UsageDense Urban Urban Suburban RuralTraffic Mix Per Area Bit Rate Service Type Activity Factor UL/DL Load QoS26链路预算链路
14、预算 由小区覆盖计算基站数量由小区覆盖计算基站数量27无线链路预算的有关参数传播有关的参数 D 建筑物/车辆/身体损耗 D 基站馈线损耗（跳线，接头，主传输线） D 天线增益（基站和手机） 可靠性 D 阴影衰落补偿 CDMA特有参数 D 干扰补偿（CDMA载频负荷） D Eb/No 产品有关参数 D 接收机灵敏度 D 发射机功率28接收机灵敏度灵敏度= kTB + NF + Eb/Nt PG- kT 热噪声电平 dBm/Hz- B WCDMA载频带宽 dBHz 。- NF 基站的噪声指标。- Eb/Nt 达到所要求的FER所需的每比特能量与噪声频谱密度的比例 dB。- PG 处理增益 dB 。
15、29影响上行链路覆盖的有关因素30步骤 1A：反向链路仿真 Inputs:Uniform Site Placements Uniform Mobile Distribution Uniform Mobile Speed Uniform Propagation Model Same Service Usage Link/System ParametersOutputs: Eb/Nt Requirement/ UE Speed/ Bearer rate31步骤 1B：链路预算分析-地理位置划分覆盖面积具有相似特征区域的面积汇总传播模型选择最能代表所在区域的传播模型32Area 1Area 2Are
16、a 3步骤 1B：无线链路预算-覆盖要求Summing all areasCoverage Reliability90% Reliability gives 8 dB of Shadowing STD33步骤 1B：无线链路预算- Cost 231 HATA 传播模型PL = Path Loss in dBR = Cell Range in KmF = Operating Frequency in MHzB = BTS Antenna Height in mM = MTS Antenna Height in m34步骤 1B：无线链路预算-小区范围计算 WCDMA Link Budget Outdoor Chip RatecpsASystem/ Standards3.84E+06 Bit RatebpsBUser6.40E+04 Base NFdBCMa
