TDSCDMA直放站工程應(yīng)用基本知識(shí)

1、1 傳輸設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí) 2 提綱 一、熱噪聲功率及噪聲系數(shù) 二、接收機(jī)靈敏度方程 三、自由空間傳播及傳輸損耗計(jì)算 四、移動(dòng)通信傳播模型 五、無(wú)線鏈路常用天線及器件指標(biāo) 六、td-scdma系統(tǒng)基本知識(shí) 七、關(guān)于td-scdma系統(tǒng)鏈路預(yù)算方法 八、關(guān)于td-scdma直放站室外覆蓋電路設(shè)計(jì) 九、關(guān)于td-scdma室內(nèi)覆蓋電路設(shè)計(jì) 十、工程測(cè)試 3 一、熱噪聲功率及噪聲系數(shù) （1）噪聲功率 我們這里所講的噪聲指的是熱噪聲，通常我們認(rèn)為放大器輸 入端噪聲功率nin是信號(hào)源內(nèi)阻rs產(chǎn)生的熱噪聲，并假定rs的 溫度為290k（即17度）。此時(shí) nin=vin/4rs=4ktinrsb/4rs=ktin

2、b k為波耳茲曼常數(shù)k=1.38*10j/k tin=290k為內(nèi)阻rs的絕對(duì)溫度 b為載波帶寬 4 (2)噪聲系數(shù) 放大器噪聲系數(shù)是指放大器輸入端信號(hào)的信噪比sin/nin與 輸出端信號(hào)的信噪比sout/nout之比值。 即有：f=（sin/nin）/（sout/nout） 用db表示時(shí)為：nf=10log（f）。 它表示信號(hào)通過放大器后信號(hào)信噪比變壞的程度。如果 放大器是理想無(wú)噪聲網(wǎng)絡(luò)，則f=1或nf=0db，信號(hào)與噪聲得 到同樣的放大。若放大器本身有噪聲，則輸出噪聲功率等于 放大后的輸入噪聲功率和放大器本身的噪聲功率之和。即經(jīng) 放大器后的輸出噪聲為： nout=nin*g+np=nin*

3、nf*g 其中g(shù)為放大器增益，np為放大器本身產(chǎn)生的噪聲功率。 5 （3）多級(jí)放大器的噪聲系數(shù)多級(jí)放大器的噪聲系數(shù) p 下圖給出的是一個(gè)級(jí)聯(lián)放大器的模型：下圖給出的是一個(gè)級(jí)聯(lián)放大器的模型： f1/g1f2/g2fn/gn 級(jí)聯(lián)放大器總噪聲系數(shù)為級(jí)聯(lián)放大器總噪聲系數(shù)為f，則：，則： f=f1+(f2-1)/g1+(f3-1)/g1*g2+-+(fn-1)/g1*g2*-gn-1 6 p當(dāng)出現(xiàn)多級(jí)放大器時(shí)，最關(guān)鍵的第一級(jí)不僅要求 它噪聲系數(shù)低，而且要求增益盡可能大， p由此可見，多級(jí)放大器的噪聲系數(shù)取 決于一、二級(jí)。 p在室內(nèi)分布系統(tǒng)中，由于每級(jí)之間還接入其他用 戶，因此，應(yīng)與純放大器的多級(jí) 串聯(lián)

4、有不同的考慮，即應(yīng)將所有用戶狀態(tài)綜合起 來考慮。 7 （4）、直放站對(duì)基站噪底的抬升 p直放站上行增益80db； p直放站上行噪聲系數(shù)5db； p施主鏈路有效路徑損耗82.5db； p直放站上行對(duì)基站接收機(jī)噪聲惡化的計(jì)算如下： 直放站的噪聲經(jīng)過放大（直放站的上行增益）和有 效路徑損耗后進(jìn)入基站，和基站接收機(jī)的噪聲疊加就會(huì)提 高接收機(jī)噪聲電平，使基站接收靈敏度下降。 8 直放站的噪聲到達(dá)基站接收機(jī)輸入端的等效熱噪聲電平為nin，則： nin=k*t*b+nfrepgrepedopl k*t:熱噪聲密度 174dbm/hz; b: 系統(tǒng)信道帶寬=1.6mhz , 10b(hz)62db； nfre

5、p:直放站噪聲系數(shù)5db； grep: 直放站上行增益 80db； edopl：有效路徑損耗82.5db； nin=174+62+580-82.5 =-109.5dbm 9 設(shè)基站接收機(jī)等效熱噪聲電平為nbts,則： nbtsk*t*b+nfbts k*t:熱噪聲密度174dbm/hz； b:系統(tǒng)信道帶寬1.6mhz, 10b(hz)62db； nfbts：基站接收機(jī)噪聲系數(shù)5db； nbts174+62+5=-107dbm； 10 p將以db表示的噪聲功率換算為以w表示： prpt=10nin/10 pbts=10nbts/10 基站接收機(jī)輸入端總噪聲功率p= prpt+ pbts 換算為d

6、b表示： n=10p 基站噪底惡化量 n nbts 注意： grepedopl 0時(shí)，基站噪底惡化量為 3db。也就是說：控制grep，使其低于edopl是 控制直放站對(duì)基站引入惡化量的關(guān)鍵， 11 p根據(jù)3gpp協(xié)議的規(guī)定，nodeb都有檢測(cè)rtwp （received total wideband power）功能，nodeb的 rtwp測(cè)量功能是我們發(fā)現(xiàn)3g上行干擾及容量測(cè)試的一 個(gè)重要手段。要討論3g系統(tǒng)的上行干擾，首先需要清楚 rtwp的概念，下面對(duì)rtwp在空載和有負(fù)載情況下進(jìn)行 分析。 在空載情況下，由于熱噪聲的頻譜密度為：- 174dbm/hz，在td-scdma的1.6mhz

7、載波帶寬內(nèi)底噪 約為-112.dbm/1.6mhz； p關(guān)于rtwp: rtwp=-112.dbm或： rtwp=ktb+nf=-107.dbm(nf=5db） 12 二、接收機(jī)靈敏度方程 1、 f=(sin/nin)/(sout/nout) 2、 (sout/nout) (sin/nin)/f （eb*rb)/ktb*f (eb/ktf)*(rb/b) (eb/n0)/gp 3、sinf*nin*(sout/nout) ktb*f* (eb/n0)/gp 取對(duì)數(shù)后： s(db）ktb(dbm）+nf+eb/n0(db）-gp 13 式中： kt=-174db/hz b=10log(載波帶寬，

8、單位為hz） eb/n0=數(shù)字解調(diào)器在誤比特率為某一量級(jí)的 規(guī)定下要求的輸入信噪比，td-scdma 為7.5db， gp=擴(kuò)頻處理增益，td-scdma為11db。 所以，td-scdma基站接收靈敏度為： s=-112+5+7.5-11=-110dbm 14 三、自由空間傳播及傳輸損耗計(jì)算 p地球等效半徑 p費(fèi)涅爾區(qū)示意圖 p地球凸起高度 p余隙 p阻擋 p多徑 15 大氣折射特性大氣折射特性 大氣折射率與折射梯度大氣折射率與折射梯度 地球等效半徑與地球等效半徑與k因子因子 k因子與氣象條件關(guān)系以及它對(duì)通信鏈路的影響因子與氣象條件關(guān)系以及它對(duì)通信鏈路的影響 有效有效k因子因子ke的概念，的

9、概念，ke與鏈路長(zhǎng)度的關(guān)系與鏈路長(zhǎng)度的關(guān)系 16 地球等效半徑與地球等效半徑與k k因子因子 由于大氣折射及隨著高度增加折射率發(fā)生的變化（通常高度增加折射率下降）使由于大氣折射及隨著高度增加折射率發(fā)生的變化（通常高度增加折射率下降）使 電磁波傳輸向下彎曲，其結(jié)果可以被看成電磁波在一個(gè)等效半徑為電磁波傳輸向下彎曲，其結(jié)果可以被看成電磁波在一個(gè)等效半徑為r0r0的地球上空的地球上空 沿著直線傳播，則：沿著直線傳播，則： r0=krr0=kr r r為地球真實(shí)半徑（為地球真實(shí)半徑（63706370公里）公里） k k為等效地球半徑因子為等效地球半徑因子 注意：注意： 1 1、一般氣候條件下，、一般氣

10、候條件下，k k的平均值是的平均值是4/3;4/3; 2 2、k k和所設(shè)計(jì)地區(qū)氣象條件相關(guān)，可以有大的變化范圍；和所設(shè)計(jì)地區(qū)氣象條件相關(guān)，可以有大的變化范圍； 3 3、k k1 1，會(huì)造成射線被中途障礙物阻擋而引起傳播中斷；，會(huì)造成射線被中途障礙物阻擋而引起傳播中斷； 有效有效k k因子因子keke 是指在一定路徑長(zhǎng)度上，經(jīng)統(tǒng)計(jì)測(cè)量得到的是指在一定路徑長(zhǎng)度上，經(jīng)統(tǒng)計(jì)測(cè)量得到的k k的最小值，換言之：的最小值，換言之： 在一定路徑長(zhǎng)度上在一定路徑長(zhǎng)度上99.9%99.9%時(shí)間時(shí)間k k值比值比keke要大。要大。 17 圖1 最壞月份99.9以上時(shí)間的ke 18 費(fèi)涅爾區(qū)示意圖 垂直于直接射線

11、 的平面 d1 d2 tx 直接射線 rx f2 f1 d d +2 ? / 2 d + ? / 2 19 費(fèi)涅爾區(qū)與費(fèi)涅爾區(qū)半徑費(fèi)涅爾區(qū)與費(fèi)涅爾區(qū)半徑 第一費(fèi)涅爾區(qū)半徑第一費(fèi)涅爾區(qū)半徑 f117.3(d1d2/df)1/2 (m) 第第n個(gè)費(fèi)涅爾區(qū)半徑個(gè)費(fèi)涅爾區(qū)半徑 fn=17.3(nd1d2/df)1/2 d 站距站距(km) d1,d2 反射點(diǎn)離路徑一端的距離反射點(diǎn)離路徑一端的距離(km) f 工作頻率工作頻率(ghz) 余隙與歸一化余隙余隙與歸一化余隙 余隙與繞射損耗關(guān)系余隙與繞射損耗關(guān)系 余隙標(biāo)準(zhǔn)余隙標(biāo)準(zhǔn) 20 地球凸起高度 在s點(diǎn)的地球凸起 hk=d1*d2/2ka k:地球等效半

12、徑系數(shù) a:地球半徑6370km d d1d2 hk s 21 余隙 a b h1 h2 d1d2 d h1=h1+(h2-h1)d1/d-hk-hs h1 h2 hk hs 22 阻擋 a b h1 d1 23 多徑 hc d1d2 h1 h2 24 繞射損耗 25 b:理論的刀刃型阻擋損耗曲線 d:6.5ghz和k=4/3時(shí)光滑球形地面的理論損耗曲線 ad:普通不規(guī)則地形的繞射損耗經(jīng)驗(yàn)曲線 圖3 繞射損耗 26 自由空間傳輸損耗自由空間傳輸損耗 l0=92.44+20log(f)+20log(d) (db) f 工作頻率工作頻率 (ghz) d 站距站距 (km) p在2ghz頻段 l0=

13、38.44+20log(d) (db) d 站距站距 (m) 27 四、3g傳播模型 (一）、在計(jì)算直放站與基站之間鏈路預(yù)算時(shí)，可以 按照自由空間傳播模型考慮，這是因?yàn)橹狈耪臼?主天線架設(shè)高度通常在建筑物頂部或鐵塔上，接 近視距或準(zhǔn)視距傳播，自由空間傳播模型表達(dá)式 是： pl0=32.44+20lgf(mhz)+20lgd(km) 28 （二）、在基站天線架設(shè)較高時(shí)： pcost231-hata模型表達(dá)式為： pl0(db)46.3+33.9lg(f)-13.82lg(hb)-a(hm)+44.9- 6.55lg(hb)lg(d)+ cm pa(hm)=1.11lg(f)-0.7hm-1.56

14、lg(f)-0.8 p因地理環(huán)境的不同，各種地形修正值為： 密集市區(qū)：cm 3db； 市區(qū)： cm 0db； 郊區(qū)： cm 12.28db； 農(nóng)村： cm 22.52db； p該模型是在滿足下列條件時(shí)適用： pf=150-2000mhz; p基站天線有效高度h0=30-200m; p移動(dòng)臺(tái)天線高度在1-10m; p基站覆蓋范圍大于1km. 29 p上式中： f: 工作頻率，單位mhz d: 基站與手機(jī)之間距離，單位km hb:基站天線的有效高度，單位m hm:手機(jī)天線有效高度，單位m 30 （三）、下列情況 p小區(qū)覆蓋半徑小于1km； p很少會(huì)有視距傳播信號(hào)到達(dá)ue； p基站天線高度在50m以

15、下； 根據(jù)上述環(huán)境特征，適于采用cost-231 walfisch ikegami傳播模型進(jìn)行鏈路預(yù)算。 31 pcost-231 walfisch ikegami傳播模型由三部 分組成： 自由空間損耗lfs; 多層屏蔽損耗：lms; 屋頂?shù)浇值赖睦@射和散射損耗：lrts. plcost=lfs+ lms+ lrts 32 plfs32.44+20fc(mhz)+20d(km) plms=lbsh+ka+kdd(km)+kffc(mhz)-9b(m) p式中：式中： p p lbsh 18(1+hb) 當(dāng)當(dāng)hbhroot p 0 當(dāng)當(dāng)hbhroot p hb=hb-hroot p kd= 18

16、 當(dāng)當(dāng)hbhroot p 18-15hb/hroot 當(dāng)當(dāng)hbhroot p ka= 54 當(dāng)當(dāng)hbhroot p 54-0.8hb 當(dāng)當(dāng)hbhroot d0.5km p 54-0.8hbd/0.5 當(dāng)當(dāng)hbhroot d0.5km p kf=-4+ 0.7(f/925)-1 市郊市郊 p 1.5(f/925)-1 城市中心城市中心 p b=兩樓中心線間距（兩樓中心線間距（m） 33 p lrts16.910w(m)+10fc(mhz)+20 hm(m)+l p式中：式中： pw: 街道寬度；街道寬度； phmhroothm p: 手機(jī)接收入射波與街道方向的夾角手機(jī)接收入射波與街道方向的夾角

17、pl= -10+0.354(度度) 035度度 p 2.5+0.075(度度)-35 35度度55度度 p 4-0.114(度度)-55 55度度90度度 34 d hroot hb hb w b hm 基站ue 35 ue 街道 電波射束方向 36 （四）、3g室內(nèi)傳播模型 pld(db)=38.5+30log(d)+8 式中d是收發(fā)信機(jī)之間的距離，單位米。 p室內(nèi)傳播的經(jīng)驗(yàn)公式是室內(nèi)環(huán)境中估算傳播損耗 的實(shí)用方法。盡管這種方法經(jīng)常使用，但切記這 只是一種通用的方法，可能并不完全反映現(xiàn)實(shí)問 題。 37 五、無(wú)線鏈路常用天線及器件指標(biāo) （一）、耦合器：（一）、耦合器： p 5db耦合器：插入損

18、耗耦合器：插入損耗2db 1.4 p 10db耦合器：插入損耗耦合器：插入損耗0.7db 0.7 p 15db耦合器：插入損耗耦合器：插入損耗0.4db 0.2 p20db耦合器：插入損耗耦合器：插入損耗0.3db 0.2 38 （二）、功分器：（二）、功分器： p 二功分器：分功損耗二功分器：分功損耗3.5db 3.2db p三功分器：分功損耗三功分器：分功損耗5.2db 5db p四功分器：分功損耗四功分器：分功損耗6.5db 6db 39 p1m跳線電纜：要求使用雙層屏蔽電纜跳線電纜：要求使用雙層屏蔽電纜 p 其他采用其他采用1/2硬饋線（硬饋線（10.7db/100m） （四）、吸頂天

19、線（四）、吸頂天線 p 增益增益2dbi （五）、其他（五）、其他 40 饋線損耗饋線損耗 工作頻率工作頻率 (mhz) 1/2饋線饋線 （db/100米）米） 1/2超柔饋線超柔饋線 （db/100米）米） 8dfb （db/100米）米） syv-50-7-2 （db/100米）米） 8008006.466.4610.410.4 9009006.856.8511.111.1141423.823.8 1800180010.110.116.616.621.721.735.2635.26 2300230011.511.519.119.1 41 六、td-scdma系統(tǒng)基本知識(shí) 42 td-scd

20、ma幀結(jié)構(gòu) 無(wú)線幀 無(wú)線子幀無(wú)線子幀 ts0ts1ts6ts5ts4ts3ts2 dwptsgpuppts 5ms5ms 10ms data 1data 2midambleg 352 chips352 chips144 chips16 chips 碼片速率：碼片速率：1.28 mcps 頻寬：頻寬： 1.6 mhz 調(diào)制方式：調(diào)制方式：qpsk/8psk/16qam 雙工方式：雙工方式：tdd 接入技術(shù)：接入技術(shù)：ds-cdma/tdma/fdma 下行上行上/下行保護(hù)間隔 第一轉(zhuǎn)換點(diǎn)位于第一轉(zhuǎn)換點(diǎn)位于gp，第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)位于，第二轉(zhuǎn)換點(diǎn)位于tsi結(jié)束點(diǎn)，結(jié)束點(diǎn)，i=1 43 td-scdma特殊

21、時(shí)隙 dwptsmain gpuppts gpsync_dlgpsync_ul 96 chips96 chips160 chips 32 chips32 chips64 chips128 chips 下行上行保護(hù)間隔 dwpts： 下行同步與小區(qū)搜索，75s main gp：上/下行保護(hù)間隔， 75s uppts： 上行同步、隨機(jī)接入，125s 44 td-scdma 小區(qū)多頻點(diǎn) 在一個(gè)小區(qū)/扇區(qū)，配置多個(gè)頻點(diǎn) p從分配到的多個(gè)頻點(diǎn)中確定一個(gè)作為主載頻 p在同一個(gè)小區(qū)/扇區(qū)內(nèi)，僅在主載頻上發(fā)送dwpts 、廣播信道 等公共信道信息 ts0ts1ts6ts5ts4ts3ts2 dwpts (sy

22、nc_dl)gp uppts (sync_ul) publich ch ts1ts6ts5ts4ts3ts2 ts1ts6ts5ts4ts3ts2 45 基本原理 up to 16 code channels 1.6 mhz downlink each user is distinguished by allocated frequency, timeslot and code. time slot uplink downlink downlink downlink radio frame 10ms system frame number sub-frame 5ms ts5ts4ts0ts2t

23、s1 gp ts3ts6 dwpts uppts datamidambledata 675us g l1 144chips 46 tdd 的優(yōu)勢(shì)的優(yōu)勢(shì) tdd advantage n易于使用非對(duì)稱頻段, 無(wú)需具有特定雙工 間隔的成對(duì)頻段 flexible usage of unpaired spectrum n適應(yīng)用戶業(yè)務(wù)需求，靈活配置時(shí)隙，優(yōu)化 頻譜效率 optimal spectrum efficiency by flexible timeslot allocation to be adapted to service requirement n上行和下行使用同個(gè)載頻，故無(wú)線傳播是 對(duì)稱的

24、，有利于智能天線技術(shù)的實(shí)現(xiàn) beneficial for smart antenna with symmetrical radio propagation characteristics due to the same frequency in ul and dl n無(wú)需笨重的射頻雙工器，小巧的基站，降 低成本 lower cost and small size of node b without rf duplxer tdd d u d d d ddd fdd dd d d ddd u u uld dl unused resource 時(shí)分雙工 47 靈活的上下 行分層容量 配置 3:3 1

25、:5 f1 f2 2:4 3:3 1:5 特別適合不對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，快速滿足業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)發(fā)展需求特別適合不對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，快速滿足業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)發(fā)展需求 提升網(wǎng)絡(luò)資源利用率，節(jié)約運(yùn)營(yíng)費(fèi)用提升網(wǎng)絡(luò)資源利用率，節(jié)約運(yùn)營(yíng)費(fèi)用 過渡區(qū)域采用頻率隔離和交叉時(shí)隙限制等措施過渡區(qū)域采用頻率隔離和交叉時(shí)隙限制等措施 高效的非對(duì)稱業(yè)務(wù)支持能力 靈活的上下 行區(qū)域容量 配置 48 宏基站 接接 應(yīng)應(yīng) 集成最先進(jìn)的td-scdma核心技術(shù)和算法 緊湊型基站,模塊化設(shè)計(jì),支持熱插拔 系列化設(shè)計(jì),可板卡互換 關(guān)鍵模塊均進(jìn)行冗余備份, 系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠 1600mm 600mm 600mm 最大支持9載波即213 個(gè)語(yǔ)音信道 采用全向

26、、扇區(qū)化智能天線 功耗小于 2kw（滿配） tpa外置設(shè)計(jì),大幅降低饋線損耗 協(xié)議版本協(xié)議版本3gpp release4和td-scdma行標(biāo) 工作頻段工作頻段2010-2025mhz 和 1880-1920mhz 最大發(fā)射功率最大發(fā)射功率 33dbm/天線 語(yǔ)音信道語(yǔ)音信道最大支持213 個(gè) 接收靈敏度接收靈敏度110dbm 天線陣列天線陣列 全向和扇區(qū)化 載波數(shù)量載波數(shù)量 最大支持3載波3扇區(qū) iub接口接口 支持e1 、stm-1接口 組網(wǎng)方式組網(wǎng)方式 星型、鏈形和環(huán)形 同步方式同步方式 gps同步 電源電源48v dc 功耗功耗 小于 2kw（滿配） 溫度環(huán)境溫度環(huán)境 室內(nèi)部分：545

27、 室外部分：40 +55 濕度環(huán)境濕度環(huán)境 室內(nèi)部分：15%-85% 室外部分：5%-98% 49 微基站 645mm 240mm 380mm 協(xié)議版本協(xié)議版本3gpp release4 工作頻段工作頻段2010-2025mhz 和 1880-1920mhz 最大發(fā)射功率最大發(fā)射功率 30dbm/天線 語(yǔ)音信道數(shù)語(yǔ)音信道數(shù)最大支持71個(gè) 接收靈敏度接收靈敏度110dbm 天線陣列天線陣列 全向和扇區(qū)化 載波數(shù)量載波數(shù)量 最大支持3載波1扇區(qū) iub接口接口 支持e1 、stm1接口 組網(wǎng)方式組網(wǎng)方式 支持星型、鏈形組網(wǎng) 時(shí)鐘同步方式時(shí)鐘同步方式 gps同步 安裝方式安裝方式 桿上、墻上和落地安

28、裝 電源電源 220v ac或48v dc 功耗功耗 最大180w（滿配） 溫度環(huán)境溫度環(huán)境 4055 濕度環(huán)境濕度環(huán)境 5% - 98% 重量重量35kg 應(yīng)應(yīng) 50 七、關(guān)于td-scdma系統(tǒng)鏈路預(yù)算方法 發(fā)送方(基站）接收方（手機(jī)） 項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù) 單載波最大發(fā)信功率（dbm）25接收天線增益（dbi）0 天線增益（dbi）14噪聲系數(shù)（db）7 天線賦形增益（db）8背景噪聲（dbm）106 連接損耗（db）1干擾儲(chǔ)備（db）3 eirp(dbm）48噪聲干擾總量（dbm）103 目標(biāo)eb/n0(db）7.5 擴(kuò)頻處理增益（db）11 接收機(jī)靈敏度（dbm）106.5 對(duì)數(shù)正態(tài)衰落

29、余量（db）11.5 建筑物穿透損耗（db）20 eirp-(接收機(jī)靈敏度衰落余量）室外最大允許路徑損耗(db）143 eirp-(接收機(jī)靈敏度衰落余量+穿透損 耗） 室內(nèi)最大允許路徑損耗(db）123 下行鏈路預(yù)算：業(yè)務(wù)：話音，業(yè)務(wù)速率：下行鏈路預(yù)算：業(yè)務(wù)：話音，業(yè)務(wù)速率：12.2kbps 51 發(fā)送方(手機(jī)）接收方（基站） 項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù) 最大發(fā)信功率（dbm）21接收天線增益（dbi）路徑損耗13 天線增益（dbi）0噪聲系數(shù)（db）5 天線賦形增益（db）0背景噪聲（dbm）107 人體損耗（db）3干擾儲(chǔ)備（db）2 eirp(dbm）18噪聲干擾總量（dbm）105 目標(biāo)eb/n

30、0(db）7.5 擴(kuò)頻處理增益（db）11 接收機(jī)靈敏度（dbm）108.5 對(duì)數(shù)正態(tài)衰落余量（db）11.5 建筑物穿透損耗（db）20 eirp-(接收機(jī)靈敏度衰落余量）室外最大允許路徑損耗(db）115 eirp-(接收機(jī)靈敏度衰落余量+穿透損 耗） 室內(nèi)最大允許路徑損耗(db）95 上行鏈路預(yù)算：業(yè)務(wù)：話音，業(yè)務(wù)速率：上行鏈路預(yù)算：業(yè)務(wù)：話音，業(yè)務(wù)速率：12.2kbps 52 注意： 1、上行室外最大允許路徑損耗115db，而下行為 143db，說明系統(tǒng)是上行受限的； 2、智能天線對(duì)下行業(yè)務(wù)時(shí)隙有賦形增益，對(duì)上行 業(yè)務(wù)時(shí)隙沒有賦形增益。 53 八、關(guān)于八、關(guān)于td-scdma直放站室外

31、覆蓋電路設(shè)計(jì)直放站室外覆蓋電路設(shè)計(jì) p鏈路計(jì)算相關(guān)參數(shù)： 發(fā)送端 天線增益gf 饋線損耗lkf 發(fā)信功率pf 接收端 天線增益gs 饋線損耗lks 接收電平pr 空間傳輸損耗l0 pr=(pf+gf+gs)-(l0+lkf+lks) 有效路徑損耗有效路徑損耗edopl=(l0+lkf+lks)- (gf+gs) 問題的關(guān)鍵在于問題的關(guān)鍵在于l0采用什么傳播模型計(jì)算采用什么傳播模型計(jì)算 54 直放站服務(wù)鏈路預(yù)算：直放站服務(wù)鏈路預(yù)算： 根據(jù)cost231-hata模型對(duì)服務(wù)鏈路預(yù)算計(jì)算結(jié)果 見下面表格： p郊區(qū)環(huán)境鏈路預(yù)測(cè) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)： 直放站服務(wù)天線掛高40m；手機(jī)高度1.5m；直放 站下行輸出功

32、率33dbm；直放站服務(wù)天線饋線損 耗5db；直放站服務(wù)天線增益14dbi； 手機(jī)天線增益0dbi; 手機(jī)話音業(yè)務(wù)發(fā)信功率 21dbm，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)信功率24dbm； 55 手機(jī)與直放站手機(jī)與直放站 之間距離之間距離 d(km） d 鏈路損耗（鏈路損耗（db） 手機(jī)接收下行手機(jī)接收下行 信號(hào)電平信號(hào)電平 （db） 直放站直放站ms端接端接 收手機(jī)收手機(jī)12.2k 話音業(yè)務(wù)信號(hào)電話音業(yè)務(wù)信號(hào)電 平（平（db） 直放站直放站ms端端 接收手機(jī)數(shù)據(jù)接收手機(jī)數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù)信號(hào)電平業(yè)務(wù)信號(hào)電平 （db） 0.5 0.3113.3 -71.33 -83.33 -80.33 1 0123.65 -81.65 -9

33、3.65 -90.65 2 0.3133.97 -91.97 -103.97 -100.97 3 0.48 140.162 -98.162 -110.162 -107.162 56 p表中數(shù)據(jù)說明： 1. 使用cost231-hata模型模型計(jì)算的郊區(qū)環(huán)境覆蓋預(yù)測(cè)，計(jì)算的郊區(qū)環(huán)境覆蓋預(yù)測(cè)， 覆蓋距離僅覆蓋距離僅1公里，距離繼續(xù)增大，手機(jī)接收電平仍在公里，距離繼續(xù)增大，手機(jī)接收電平仍在 靈敏度范圍之內(nèi)，但直放站靈敏度范圍之內(nèi)，但直放站ms端接收手機(jī)信號(hào)電平已端接收手機(jī)信號(hào)電平已 低于直放站接收門限；低于直放站接收門限； 2.如果使用同一模型計(jì)算的農(nóng)村環(huán)境覆蓋結(jié)果要好于郊區(qū)如果使用同一模型計(jì)算的農(nóng)

34、村環(huán)境覆蓋結(jié)果要好于郊區(qū) 環(huán)境；環(huán)境； 3.如果使用自由空間傳播模型，覆蓋效果將更好，到底使如果使用自由空間傳播模型，覆蓋效果將更好，到底使 用哪種模型，需要通過現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)來確定；用哪種模型，需要通過現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)來確定； 4.由于上行受限，直放站下行輸出功率沒有必要太高；由于上行受限，直放站下行輸出功率沒有必要太高； 57 直放站施主鏈路預(yù)算：直放站施主鏈路預(yù)算： 根據(jù)前述說明，直放站施主鏈路預(yù)算可以按自由空 間傳播模型計(jì)算。 p基站天線增益17dbi p基站天線賦形增益8dbi（對(duì)業(yè)務(wù)信道） p直放站施主天線增益8dbi p饋線損耗：基站不考慮饋線損耗，直放站施主饋 線按5db損耗計(jì)算。 p基站單

35、載波發(fā)信功率30dbm 58 距離距離 （米）（米） 自由空 間損耗 （db） 有效路有效路 徑損耗徑損耗 （db） 直放站下行直放站下行 接收接收bch 信號(hào)電平預(yù)信號(hào)電平預(yù) 測(cè)值測(cè)值 （dbm） 直放站下行直放站下行 接收業(yè)務(wù)信接收業(yè)務(wù)信 道信號(hào)電平道信號(hào)電平 預(yù)測(cè)值預(yù)測(cè)值 （dbm） 滿足基站接滿足基站接 收條件下的收條件下的 直放站上行直放站上行 發(fā)信功率最發(fā)信功率最 低值低值 （dbm） 600 94.7 74.7 -44.7 -38.7 -28.3 1500 102.69 82.69 -52.69 -46.69 -20.31 3000 108.7 88.7 -58.7 -52.7

36、-14.3 6000 114.73 94.73 -64.73 -58.73 -8.27 59 p表中數(shù)據(jù)說明： 1.施主鏈路預(yù)算時(shí)是按自由空間傳播模型考慮的， 原因是，施主天線通常使用定向天線，與基站之 間應(yīng)該是可視通信； 2.下行接收電平與鏈路距離有關(guān)，直放站施主天線 應(yīng)盡可能使用高增益天線； 3.施主鏈路上行發(fā)信功率不需要很高，因?yàn)榛窘?收靈敏度較高。 60 九、關(guān)于td-scdma室內(nèi)覆蓋電路設(shè)計(jì) p根據(jù)室內(nèi)傳播模型計(jì)算室內(nèi)天線覆蓋能力 3.2332.8n 95.491908130 89.785.584.57620 80.176.5 75.5 67.5 10 傳輸損耗（db） d(米）

37、 40.1 38.537.5 31.5 2400mhz 2000mhz 1800mhz 900mhz l(1米） 2g與與3g室內(nèi)傳輸損耗的計(jì)算：室內(nèi)傳輸損耗的計(jì)算： 61 經(jīng)驗(yàn)公式推導(dǎo)傳播損耗時(shí)應(yīng)考慮會(huì)有誤差 1、在室內(nèi)環(huán)境中不同的地點(diǎn)測(cè)量時(shí)盡管距離相同會(huì)得出不同的結(jié)果。這 是因?yàn)椴煌沫h(huán)境結(jié)構(gòu)和不同的物理特性使得傳播路徑各不相同而引 起的。 2 空間衰落效應(yīng)：通過觀察可知道收發(fā)信機(jī)在空間中的坐標(biāo)發(fā)生微小 的變化（波長(zhǎng)的幾分之幾），就可導(dǎo)致接收功率發(fā)生明顯的變化 （10db范圍）。當(dāng)電波經(jīng)過“寂靜區(qū)”時(shí)就發(fā)生傳播路徑間相消干 擾，接收機(jī)功率減?。欢?dāng)經(jīng)過相長(zhǎng)干擾區(qū)時(shí)接收機(jī)功率增加。波峰 和波

38、谷分別在半波長(zhǎng)處，這種現(xiàn)象叫快衰落。這種自然現(xiàn)象可描述成 信號(hào)功率在空間上圍繞一平均值上下波動(dòng)，即圍繞某一值的統(tǒng)計(jì)分布。 3 時(shí)間衰落效應(yīng)：當(dāng)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的位置在空間上不變時(shí)，接收信 號(hào)就會(huì)隨時(shí)間而發(fā)生變化。此波動(dòng)有一個(gè)典型的時(shí)間常數(shù)叫人工時(shí)間 常數(shù)，即由于人為的運(yùn)動(dòng)自然環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化而引起。人為的運(yùn)動(dòng)影 響了傳播路徑和傳播損耗。 62 信號(hào)源和室內(nèi)分布系統(tǒng)的考慮 p室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要由信號(hào)源和室內(nèi)分布系統(tǒng)兩部分組成。 3g室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的信號(hào)源主要有宏蜂窩加rru、微蜂窩、 直放站幾種方式。在選取室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)信源時(shí)，需從容量 及覆蓋兩方面考慮，選取時(shí)遵循如下原則： 對(duì)于低話務(wù)密度、小規(guī)模覆蓋且

39、較為封閉的場(chǎng)景，優(yōu) 先選用直放站作為信號(hào)源(可充分利用室外宏基站的容量) 對(duì)于中等話務(wù)密度和中等覆蓋規(guī)模的場(chǎng)景，優(yōu)先選用 微蜂窩作為信號(hào)源； 對(duì)于高話務(wù)密度和大覆蓋規(guī)模的場(chǎng)景，優(yōu)先選用宏基 站+rru作為信號(hào)源(單個(gè)rru的容量與單個(gè)宏小區(qū)的容 量等同)。 63 p在進(jìn)行室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，如果已有2g室內(nèi)分 布系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先考慮2g/3g之間共用室內(nèi)分布系 統(tǒng)。對(duì)3g室內(nèi)分布系統(tǒng)來講，與gsm共用是簡(jiǎn) 單、有效而且經(jīng)濟(jì)、快速的建設(shè)方案，但是需考 慮一些具體問題。 64 (1)有源設(shè)備如何合路 目前已建成的覆蓋系統(tǒng)，無(wú)源分布工作頻段大部分涵蓋 了8002500mhz，無(wú)需再改動(dòng)。增加3g在信號(hào)源

40、部分 使用雙頻或多頻合路器對(duì)信號(hào)合路后(對(duì)于下行是合路， 對(duì)于上行是分路)送到分布系統(tǒng)即可完成。 對(duì)于大的樓宇，信號(hào)在傳輸和分配過程中，信號(hào)低到一 定程度需要使用干線放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，這時(shí)就需要 使用雙頻或多頻合路器把信號(hào)分開(對(duì)于下行是分路，對(duì) 于上行是合路)，通過各自的放大器進(jìn)行信號(hào)放大，然后 再通過雙頻或多頻合路器進(jìn)行合路(對(duì)于下行是合路，對(duì) 于上行是分路)。 65 (2)對(duì)原有系統(tǒng)覆蓋的影響 在已有的覆蓋系統(tǒng)上增加新的系統(tǒng)對(duì)其覆蓋的 影響主要表現(xiàn)在使原系統(tǒng)的發(fā)射功率降低。無(wú)論 2g信號(hào)源或是干線放大器，在增加新的系統(tǒng)前輸 出都是直接接入分布系統(tǒng)，而增加新的系統(tǒng)后有 源設(shè)備的輸出必須

41、通過一個(gè)雙頻或多頻合路器才 能接入系統(tǒng)。而雙頻或多頻合路器都有插入損耗， 從而使2g有源設(shè)備的有效輸出功率降低。雙頻或 多頻合路器的插入損耗除與制造工藝、技術(shù)有關(guān) 外，還和頻帶間隔帶寬、工作頻帶的寬度、接口 之間隔離度的要求有關(guān)。 66 (3)功率匹配問題 在實(shí)際應(yīng)用中，多系統(tǒng)共用一個(gè)分布系統(tǒng)的最 大問題是功率匹配問題：包括信號(hào)源輸出功率匹 配；不同頻段的信號(hào)在分布系統(tǒng)中傳輸損耗不同 而產(chǎn)生的影響；邊緣覆蓋場(chǎng)強(qiáng)的不同要求；不同 頻段的無(wú)線電波在空中損耗不同而產(chǎn)生的影響等。 都需設(shè)計(jì)人員根據(jù)運(yùn)營(yíng)商不同要求和各樓的實(shí)際 情況綜合考慮。 67 (4)多系統(tǒng)共用分布系統(tǒng)的干擾問題 2g、小靈通、3g和

42、wlan共用一個(gè)分布系統(tǒng)，相互之間會(huì)產(chǎn)生干 擾。各個(gè)系統(tǒng)的有源設(shè)備在發(fā)射有用信號(hào)的同時(shí)，在工作頻帶外還會(huì) 產(chǎn)生雜散、諧波、互調(diào)等無(wú)用信號(hào)，這些信號(hào)落到其它系統(tǒng)的工作頻 帶內(nèi)，就會(huì)對(duì)其它系統(tǒng)形成干擾。有源設(shè)備產(chǎn)生的帶外雜散、諧波、 互調(diào)等無(wú)用信號(hào)的大小除和設(shè)備本身的質(zhì)量有關(guān)以外，主要與兩個(gè)因 素有關(guān)，即自身輸出功率(自身輸出功率越大，無(wú)用信號(hào)的輸出越大) 和偏離工作帶寬的程度(離工作帶寬越遠(yuǎn)，無(wú)用信號(hào)越小)。系統(tǒng)對(duì)外 來干擾的承受能力也和兩個(gè)因素有關(guān)，即本身信號(hào)強(qiáng)度(信號(hào)越強(qiáng)受 干擾的機(jī)會(huì)越小)干擾信號(hào)的大小(干擾信號(hào)電平越小，信號(hào)受干擾程 度越低)。 可通過不同系統(tǒng)的空間隔離、降低干擾源的發(fā)射

43、功率等方式減少干 擾。在發(fā)送端或接收端增加濾波器也能有效減少系統(tǒng)間的干擾。另外 選用射頻性能優(yōu)良的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)及后期網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等也是降低干擾 的有效手段。 68 td-scdma系統(tǒng)干放使用的場(chǎng)合大體有兩種： p一種場(chǎng)合是大型建筑物內(nèi)單純使用信號(hào)源滿足不了覆蓋要 求，需要使用干放來解決總體覆蓋的場(chǎng)合， p另一種情況是室內(nèi)部分區(qū)域分布系統(tǒng)末稍電平太低，使用 干放作為覆蓋的補(bǔ)充。 p根據(jù)2g系統(tǒng)干放工程實(shí)踐，以及考慮多系統(tǒng)共用分布系 統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)需求，由干放應(yīng)用案例可以說明其施主側(cè)下行輸 入電平基本是選擇在-100dbm左右，對(duì)于td-scdma 系統(tǒng)而言，無(wú)論用于室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號(hào)源是微基站還是 直

44、放站，其信源輸出功率在三載波工作時(shí)一個(gè)載波基本為 30dbm，因此，我們選擇的干放施主鏈路路徑損耗對(duì)三 載波系統(tǒng)應(yīng)該是3040db。 69 +27dbm -3.2db/30m t0/+8dbm 電梯間覆蓋電梯間覆蓋 智能天線智能天線 tpa1/tpa2 nodeb 放放2w無(wú)線直站無(wú)線直站 2f/1f覆蓋覆蓋 oo/15db 2w無(wú)線直放站與無(wú)線直放站與nodeb通過空間無(wú)線耦合通過空間無(wú)線耦合 (直放站施主側(cè)下行接收電平直放站施主側(cè)下行接收電平-52dbm) 70 3.2db/30m 3.2db/30m 1db/10m 1db/10m 1db/10m 3.2db/30m 1db/10m 1db/10m 1.6db/15m 0.6db/5m 6.5db/60m 0.6db/5m0.6db/5m 2.1db/20m 1.db/10m 1.db/10m +23dbm 2.1db/20 m o1/20db o2/10dbo3/10dbo4/15db s2 s4 s3 s1 2f 0.6db/5m 71 4.3db/40m 3.2db/30m 3.2db/30m 1.6db/15m 1.6db/15m 1.6db/15m 1.6db/15m 2.7db/25m 2.7db