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UMTSRF設計方法 摩托羅拉亞太區(qū)策略技術市場部 內容 WCDMA無線設計的方針WCDMA無線設計的過程覆蓋設計無線鏈路預算覆蓋設計實例容量設計容量分析容量設計實例WCDMA無線系統(tǒng)仿真設計介紹 WCDMA無線設計的方針RFDesignGuideline CDMA的覆蓋與系統(tǒng)負荷互相關聯(lián) 合理設計系統(tǒng)以支持最大限度的系統(tǒng)負荷 輕載網(wǎng)絡 過載網(wǎng)絡 CDMA覆蓋 容量與數(shù)碼率互相關聯(lián) 首先確定所需要的數(shù)據(jù)傳輸速率 接收靈敏度 Sensitivity kTB NF Eb Nt PG kT為熱噪聲電平dBm Hz B為WCDMA載頻帶寬dB Hz NF為噪聲系數(shù)dB Eb Nt為達到要求的FER所需要的比特信噪比dB PG為處理增益dB PG W R 為達到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率需要更高的功率 由于基站LPA的限制 高速數(shù)據(jù)傳輸只有在靠近基站的時候才能得到 12 2kbps 64kbps 384kbps 144kbps 小區(qū)覆蓋減小 覆蓋 容量vs數(shù)據(jù)率 同時支持的用戶數(shù)增加 CDMA覆蓋 容量與干擾相互關聯(lián) 盡可能地減少干擾 前向鏈路 導頻污染 導頻污染是CDMA系統(tǒng)不希望的結果接收到過多的導頻信號 良好的CDMA覆蓋 良好的信號強度 良好的Ec Io導頻污染 良好的信號強度 差的Ec Io不好的覆蓋導頻污染是由以下原因導致的 不佳的系統(tǒng)設計不合要求的基站位置復雜的地理環(huán)境在只有1 2個基站的現(xiàn)場測試中很難顯示導頻污染的影響 前向鏈路 導頻污染 Ec IoPlot RED poor 覆蓋空洞 導頻污染 模擬器能幫助預知導頻污染地區(qū) 最佳的解決方案 良好的系統(tǒng)設計好的站址選擇適當?shù)奶炀€下傾角適當?shù)幕景l(fā)射功率 站址選擇是最重要的 將干擾減至最小 增加系統(tǒng)容量增加覆蓋范圍提高業(yè)務質量 保證足夠的信號強度 在CDMA系統(tǒng)中信號強度和Ec Io是確定良好覆蓋的基本因素 在不同的地區(qū)信號強度的要求是不同的 一般地 80dBm的信號能夠提供很好的室外覆蓋 但是在密集城區(qū)很可能不夠 密集城區(qū)還有室內穿透要求 室內穿透損耗與建筑物的結構和材料有很大的關系 在地面樓層可能有10到35dB的變化 站址選擇準則 最佳的信噪比 盡量減少來自其它基站的干擾 對Analog GSM最大數(shù)量的頻率復用 增加系統(tǒng)容量 對CDMA最佳的Ec Io 最佳覆蓋和系統(tǒng)容量 在平坦的地形條件下 按照蜂窩小區(qū)模式放置的基站能夠使每一個扇區(qū)都獲得良好的信噪比 因此依然是首選的方法 站址選擇準則 為平滑切換保證連續(xù)的覆蓋消除大區(qū)式的基站 大區(qū)式的基站通常天線位置過高 即使增加天線下傾角 也難以控制其覆蓋范圍 大區(qū)式的基站會對其它基站產生額外的干擾 導致系統(tǒng)容量和話音質量的降低 從最密集的城區(qū)開始系統(tǒng)規(guī)劃 城區(qū)在電磁波傳播 站址選擇 基站間距等條件方面通常會有更多的限制因素 實地勘查以便研究實際的傳播特性和周邊環(huán)境必要的傳播覆蓋仿真 站址選擇準則 總結 WCDMAVs GSM WCDMACDMA是噪聲限制系統(tǒng)折衷考慮容量 覆蓋和質量之間的關系擴頻和數(shù)字編碼技術實現(xiàn)了N 1復用嚴格的功率控制保證了容量最大化 GSMGSM是頻譜限制系統(tǒng)傳統(tǒng)的TDMA信道分配確定了容量適宜的功率控制 最小的干擾 跳頻和微蜂窩能實現(xiàn)更緊密的頻率復用 因而提高了系統(tǒng)容量 設計目標 覆蓋 容量和質量平衡 總結 WCDMA無線規(guī)劃 單頻復用 不需要網(wǎng)絡規(guī)劃 基站 即插即用 IS 95也已經(jīng)證明這種理解是錯誤的增加基礎設施投資覆蓋空洞 不佳的網(wǎng)絡性能只有當話務量增大時才發(fā)現(xiàn)設計不充分 為時已晚 仿真是必需的 UMTS無線設計過程UMTSRFDesignProcess WCDMA無線設計步驟 摩托羅拉的無線設計步驟 無線鏈路預算和容量估算 傳播覆蓋仿真 系統(tǒng)仿真研究 更高的精度 LEVEL1 LEVEL2 LEVEL3 Level1 無線規(guī)劃的流程 Level1 鏈路預算根據(jù)要求覆蓋的面積計算基站的數(shù)量 Start 鏈路預算分析 鏈路仿真 B 算基站數(shù)量 A C 1A 1B 1C 輸入 均勻分布的基站位置均勻的手機分布位置和統(tǒng)一的運動速度一致的傳播模型和多路徑模型均勻話務量鏈路級 系統(tǒng)級參數(shù)輸出 Eb No的需求值 手機運動速度 業(yè)務 輸入 Eb No要求值 業(yè)務地理區(qū)域劃分覆蓋可靠性相同的小區(qū)負荷 75 等于6dB干擾余量I M 穿透損耗系統(tǒng) 手機 基站參數(shù)傳播模型最大業(yè)務速率 地理分區(qū)輸出 小區(qū)覆蓋范圍 地理分區(qū) 輸入 總面積 地理分區(qū)小區(qū)覆蓋 地理分區(qū)輸出 基站數(shù)量 地理分區(qū) Level1 容量估算根據(jù)容量的要求計算基站的數(shù)量和配置 業(yè)務的模型化 輸入 地理分區(qū)用戶數(shù)量用戶增長預測話務量 用戶 BH 地理分區(qū)吞吐量 業(yè)務 地理分區(qū)業(yè)務混合比例 地理分區(qū)輸出t 總的等效話務量 Erl 或kbps 基站容量計算 輸入 Eb No要求值 業(yè)務承載速率 業(yè)務F因子 I因子和 因子 激活因子目標干擾余量I M處理增益覆蓋可靠性輸出 愛爾蘭 kbps 載頻 地理分區(qū) B 改變小區(qū)負荷 基站數(shù) Max 結束 輸出 基站數(shù)量基站配置 計算基站數(shù)量 A C 1D 1E 1F 1G 重復 Level2 無線傳播覆蓋仿真 開始 基于NetPlan傳播覆蓋研究 輸入 ERP電子地圖基站位置天線參數(shù)允許的路徑損耗輸出 適宜的覆蓋 Level1 檢驗無線覆蓋狀況 初始的允許路徑損耗覆蓋狀況分析調整基站分布調整基站數(shù)量預報調整后的覆蓋 2B 修改天線參數(shù) 優(yōu)化地理分區(qū)和傳播模型 2A 2C 調整基站數(shù)量 輸出 新的基站數(shù)量基站配置 結束 2D 2E Level3 系統(tǒng)仿真 1 開始 確定話務量分布 Level2 建立用于仿真的路徑損耗模型 3D 無線系統(tǒng)相關的仿真輸入?yún)?shù) 相鄰小區(qū)列表 3C 3A 3B 運行仿真器 3E D E Level3 系統(tǒng)仿真 2 分析仿真的統(tǒng)計和圖像輸出結果 對比仿真的覆蓋和路徑傳播損耗覆蓋的結果 3F 3H 使用相鄰小區(qū)列表 E D 符合客戶設計要求和系統(tǒng)性能要求 No 必要的重復過程 Yes 3G 結束 最終基站數(shù)量 3I Yes No 輸出 新的基站數(shù)量基站配置最大話務量用戶數(shù)話務量 BH UMTS網(wǎng)絡設計模式 鏈路預算由小區(qū)覆蓋計算基站數(shù)量LinkBudgetsNodeBcountingbyCellRange 影響上行鏈路覆蓋的有關因素 無線鏈路預算的有關參數(shù) 傳播有關的參數(shù)建筑物 車輛 身體損耗基站饋線損耗 跳線 接頭 主傳輸線 天線增益 基站和手機 可靠性陰影衰落補償CDMA特有參數(shù)干擾補償 CDMA載頻負荷 Eb Nt軟切換增益系統(tǒng)處理增益產品有關參數(shù)接收機噪聲系數(shù) NF 發(fā)射機功率 步驟1A 鏈路仿真 輸出 Eb No的需求值 手機運動速度 業(yè)務 平均Eb Nt UL 承載速率 kbps 3km h 120km h 12 2 4dB 5 5dB 64 0dB 1dB 144 0 8dB 0 5dB 384 1 4dB 0dB 輸入 均勻分布的基站位置均勻的手機分布位置和一致的運動速度一致的傳播模型和多路徑模型均勻的話務量分布鏈路級 系統(tǒng)級參數(shù) 步驟1B 鏈路預算分析 地理分區(qū) Area1 Area2 Area3 區(qū)域 郊區(qū) 1 52 36 2 33 64 3 34 41 總面積 平方公里 120 41 步驟1B 無線鏈路預算 覆蓋要求 同類地理區(qū)域匯總 覆蓋可靠性 90 可靠性vs STD為8dB對數(shù)正態(tài)分布 步驟1B 無線鏈路預算Cost231HATA傳播模型 PL 路徑損耗dBR 小區(qū)半徑KmF 工作頻率MHzB 基站天線高度mM 手機天線高度m 步驟1B 無線鏈路預算 反向鏈路 Area1 Area2 Area3 步驟1C 基站數(shù)量計算 基于小區(qū)覆蓋 鏈路預算設計實例由小區(qū)覆蓋計算基站數(shù)ExampleofLinkBudgetsNodeBcountingbyCellRange 容量估算根據(jù)容量要求計算基站數(shù)量CapacityAnalysisNodeBcountingbyCapacity 上行鏈路容量分析 小區(qū)負荷 RecommendedValue NoiseRise 下行鏈路容量分析 小區(qū)負荷 NoiseRise 業(yè)務描述及分析 業(yè)務 應用 WebbrowsingVideoE mailPDAsynchronisationPhoto mailMPEGdownloadDigitalradio 要求 TrafficUsageDelayThroughputQoSServiceLevel 承載速率對應 AMR12 2KbpsLCD64KbpsLCD144KbpsLCD384KbpsUDD64KbpsUDD144KbpsUDD384Kbps 業(yè)務描述及分析 話務量分析 ServiceTypesTrafficUsageSubscribers BHErlangCapacityMbpsCapacityTrafficMix 話務量分析 公式 容量估算設計實例根據(jù)容量要求計算基站數(shù)量ExampleofCapacityAnalysisNodeBcountingbyCapacity 無線系統(tǒng)仿真介紹JUPITERRFSimulationIntroductionofJUPITER 什麼是Jupiter Jupiter 用于WCDMA仿真 基于Java的用戶服務器應用程序服務器為Unix平臺 完成真正的仿真工作 用戶服務器運行于視窗操作系統(tǒng) NT或98 并提供仿真初始化和結果分析的圖形化人機接口 Jupiter將會被集成到MOTOROLA開發(fā)的商用無線網(wǎng)絡模擬系統(tǒng)NetPlan中 WCDMA仿真器 Jupiter 仿真器的結構示意 仿真方法示意說明 WCDMA仿真的輸入 傳播損耗模型話務分布用戶數(shù)和各用戶的混合業(yè)務比例基站配置輸入天線詳細參數(shù) 架高 增益 方向圖 傳輸線詳細參數(shù)基站噪聲指標功率等級WCDMA系統(tǒng)指標目標FER值和outage的標準速度激活因子延時傳播信息手機的最大發(fā)射功率級別 仿真器的輸出 圖像輸出 無線傳播覆蓋 信號強度 最好的Ec Io手機接收的功率前向要求的功率反向要求的功率軟切換狀態(tài)導頻污染手機位置 話務密度分布 仿真器的輸出 統(tǒng)計輸出與手機相關的統(tǒng)計每扇區(qū)的手機用戶數(shù)每扇區(qū)的信道數(shù)量每扇區(qū)的鏈接數(shù)量軟切換百分比好的連接的比例小區(qū)的有關統(tǒng)計小區(qū)的噪聲提升 NoiseRise 總的前向發(fā)射功率好的前向鏈路百分比及好的反向鏈路百分比 Jupiter 基站位置顯示 便于瀏覽基站位置便于瀏覽基站的站號 I D 方便查閱天線的方位可以方便地放大和縮小 Jupiter 手機的位置顯示 很方便的顯示仿真中的手機位置允許顯示覆蓋可能有問題的區(qū)域內的手機位置提供問題原因的快速查找分析 Jupiter 無線傳播的顯示 形象化表示某區(qū)域的可允許的傳播損耗 形象化地表示潛在的覆蓋較差的區(qū)域 對存在問題的可能原因提供快速直觀的分析 快速確認傳播損耗在允許值以下 Jupiter 最佳Ec Io圖像 表示出系統(tǒng)覆蓋情況表示出覆蓋較差 Ec Io較小 的區(qū)域指出潛在的覆蓋問題和其他圖像一起使用 來減少覆蓋問題 快速確認Ec Io至少為 12dB Jupiter 軟切換狀態(tài)圖像 觀察軟切換區(qū)域可與 導頻數(shù)量 圖像聯(lián)合使用 找出導頻污染問題 當有3個以上強度相近的導頻信號服務于同一區(qū)域時會發(fā)生導頻污染 手機得不到主導信號 而是在這些導頻上飄來飄去 導頻污染將導致高FER和高掉話 觀察同一區(qū)域的導頻信號的數(shù)量 可與軟切換狀態(tài)圖像聯(lián)合使用找出導頻污染問題 用來確認在某一區(qū)域最多有來自3個不同基站的3個導頻信號 消除導頻污染問題 Jupiter 導頻數(shù)量圖像 Jupiter 前向要求功率圖像 顯示維持基站到手機的可靠的無線鏈接所需的總功率可用來確認覆蓋問題 無論是需要更大的發(fā)射功率還是已達到發(fā)射機功放極限功率從而確認發(fā)射功率未超出功放極限 Jupiter 反向要求功率圖像 顯示手機要達到基站所需要的發(fā)射功率確定由于手機發(fā)射功率不夠所帶來的覆蓋問題確認未達到手機發(fā)射的極限 Jupiter NoiseRise統(tǒng)計數(shù)據(jù) 確認對于75 負荷的系統(tǒng)NoiseRise低于6dB 用以確認系統(tǒng)負荷狀態(tài)低負荷的系統(tǒng)NoiseRise較低高負荷的系統(tǒng)NoiseRise較高 Jupiter 業(yè)務信道總功率統(tǒng)計 希望維持總要求的發(fā)射功率低于最大允許功率的75 確認在前向鏈路基站發(fā)射功率方面 系統(tǒng)所達到的負荷狀態(tài) Jupiter 前向FER圖 前向FER表明了下行鏈路 從基站到手機 連接質量 對于話音服務期望FER為1 對于數(shù)據(jù)服務期望的FER為5 Jupiter 反向FER圖 反向FER表明了反向鏈路 從手機到基站 連接的質量對于話音業(yè)務 期望FER