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UMTSRF设计方法 摩托罗拉亚太区策略技术市场部 内容 WCDMA无线设计的方针WCDMA无线设计的过程覆盖设计无线链路预算覆盖设计实例容量设计容量分析容量设计实例WCDMA无线系统仿真设计介绍 WCDMA无线设计的方针RFDesignGuideline CDMA的覆盖与系统负荷互相关联 合理设计系统以支持最大限度的系统负荷 轻载网络 过载网络 CDMA覆盖 容量与数码率互相关联 首先确定所需要的数据传输速率 接收灵敏度 Sensitivity kTB NF Eb Nt PG kT为热噪声电平dBm Hz B为WCDMA载频带宽dB Hz NF为噪声系数dB Eb Nt为达到要求的FER所需要的比特信噪比dB PG为处理增益dB PG W R 为达到更高的数据传输速率需要更高的功率 由于基站LPA的限制 高速数据传输只有在靠近基站的时候才能得到 12 2kbps 64kbps 384kbps 144kbps 小区覆盖减小 覆盖 容量vs数据率 同时支持的用户数增加 CDMA覆盖 容量与干扰相互关联 尽可能地减少干扰 前向链路 导频污染 导频污染是CDMA系统不希望的结果接收到过多的导频信号 良好的CDMA覆盖 良好的信号强度 良好的Ec Io导频污染 良好的信号强度 差的Ec Io不好的覆盖导频污染是由以下原因导致的 不佳的系统设计不合要求的基站位置复杂的地理环境在只有1 2个基站的现场测试中很难显示导频污染的影响 前向链路 导频污染 Ec IoPlot RED poor 覆盖空洞 导频污染 模拟器能帮助预知导频污染地区 最佳的解决方案 良好的系统设计好的站址选择适当的天线下倾角适当的基站发射功率 站址选择是最重要的 将干扰减至最小 增加系统容量增加覆盖范围提高业务质量 保证足够的信号强度 在CDMA系统中信号强度和Ec Io是确定良好覆盖的基本因素 在不同的地区信号强度的要求是不同的 一般地 80dBm的信号能够提供很好的室外覆盖 但是在密集城区很可能不够 密集城区还有室内穿透要求 室内穿透损耗与建筑物的结构和材料有很大的关系 在地面楼层可能有10到35dB的变化 站址选择准则 最佳的信噪比 尽量减少来自其它基站的干扰 对Analog GSM最大数量的频率复用 增加系统容量 对CDMA最佳的Ec Io 最佳覆盖和系统容量 在平坦的地形条件下 按照蜂窝小区模式放置的基站能够使每一个扇区都获得良好的信噪比 因此依然是首选的方法 站址选择准则 为平滑切换保证连续的覆盖消除大区式的基站 大区式的基站通常天线位置过高 即使增加天线下倾角 也难以控制其覆盖范围 大区式的基站会对其它基站产生额外的干扰 导致系统容量和话音质量的降低 从最密集的城区开始系统规划 城区在电磁波传播 站址选择 基站间距等条件方面通常会有更多的限制因素 实地勘查以便研究实际的传播特性和周边环境必要的传播覆盖仿真 站址选择准则 总结 WCDMAVs GSM WCDMACDMA是噪声限制系统折衷考虑容量 覆盖和质量之间的关系扩频和数字编码技术实现了N 1复用严格的功率控制保证了容量最大化 GSMGSM是频谱限制系统传统的TDMA信道分配确定了容量适宜的功率控制 最小的干扰 跳频和微蜂窝能实现更紧密的频率复用 因而提高了系统容量 设计目标 覆盖 容量和质量平衡 总结 WCDMA无线规划 单频复用 不需要网络规划 基站 即插即用 IS 95也已经证明这种理解是错误的增加基础设施投资覆盖空洞 不佳的网络性能只有当话务量增大时才发现设计不充分 为时已晚 仿真是必需的 UMTS无线设计过程UMTSRFDesignProcess WCDMA无线设计步骤 摩托罗拉的无线设计步骤 无线链路预算和容量估算 传播覆盖仿真 系统仿真研究 更高的精度 LEVEL1 LEVEL2 LEVEL3 Level1 无线规划的流程 Level1 链路预算根据要求覆盖的面积计算基站的数量 Start 链路预算分析 链路仿真 B 算基站数量 A C 1A 1B 1C 输入 均匀分布的基站位置均匀的手机分布位置和统一的运动速度一致的传播模型和多路径模型均匀话务量链路级 系统级参数输出 Eb No的需求值 手机运动速度 业务 输入 Eb No要求值 业务地理区域划分覆盖可靠性相同的小区负荷 75 等于6dB干扰余量I M 穿透损耗系统 手机 基站参数传播模型最大业务速率 地理分区输出 小区覆盖范围 地理分区 输入 总面积 地理分区小区覆盖 地理分区输出 基站数量 地理分区 Level1 容量估算根据容量的要求计算基站的数量和配置 业务的模型化 输入 地理分区用户数量用户增长预测话务量 用户 BH 地理分区吞吐量 业务 地理分区业务混合比例 地理分区输出t 总的等效话务量 Erl 或kbps 基站容量计算 输入 Eb No要求值 业务承载速率 业务F因子 I因子和 因子 激活因子目标干扰余量I M处理增益覆盖可靠性输出 爱尔兰 kbps 载频 地理分区 B 改变小区负荷 基站数 Max 结束 输出 基站数量基站配置 计算基站数量 A C 1D 1E 1F 1G 重复 Level2 无线传播覆盖仿真 开始 基于NetPlan传播覆盖研究 输入 ERP电子地图基站位置天线参数允许的路径损耗输出 适宜的覆盖 Level1 检验无线覆盖状况 初始的允许路径损耗覆盖状况分析调整基站分布调整基站数量预报调整后的覆盖 2B 修改天线参数 优化地理分区和传播模型 2A 2C 调整基站数量 输出 新的基站数量基站配置 结束 2D 2E Level3 系统仿真 1 开始 确定话务量分布 Level2 建立用于仿真的路径损耗模型 3D 无线系统相关的仿真输入参数 相邻小区列表 3C 3A 3B 运行仿真器 3E D E Level3 系统仿真 2 分析仿真的统计和图像输出结果 对比仿真的覆盖和路径传播损耗覆盖的结果 3F 3H 使用相邻小区列表 E D 符合客户设计要求和系统性能要求 No 必要的重复过程 Yes 3G 结束 最终基站数量 3I Yes No 输出 新的基站数量基站配置最大话务量用户数话务量 BH UMTS网络设计模式 链路预算由小区覆盖计算基站数量LinkBudgetsNodeBcountingbyCellRange 影响上行链路覆盖的有关因素 无线链路预算的有关参数 传播有关的参数建筑物 车辆 身体损耗基站馈线损耗 跳线 接头 主传输线 天线增益 基站和手机 可靠性阴影衰落补偿CDMA特有参数干扰补偿 CDMA载频负荷 Eb Nt软切换增益系统处理增益产品有关参数接收机噪声系数 NF 发射机功率 步骤1A 链路仿真 输出 Eb No的需求值 手机运动速度 业务 平均Eb Nt UL 承载速率 kbps 3km h 120km h 12 2 4dB 5 5dB 64 0dB 1dB 144 0 8dB 0 5dB 384 1 4dB 0dB 输入 均匀分布的基站位置均匀的手机分布位置和一致的运动速度一致的传播模型和多路径模型均匀的话务量分布链路级 系统级参数 步骤1B 链路预算分析 地理分区 Area1 Area2 Area3 区域 郊区 1 52 36 2 33 64 3 34 41 总面积 平方公里 120 41 步骤1B 无线链路预算 覆盖要求 同类地理区域汇总 覆盖可靠性 90 可靠性vs STD为8dB对数正态分布 步骤1B 无线链路预算Cost231HATA传播模型 PL 路径损耗dBR 小区半径KmF 工作频率MHzB 基站天线高度mM 手机天线高度m 步骤1B 无线链路预算 反向链路 Area1 Area2 Area3 步骤1C 基站数量计算 基于小区覆盖 链路预算设计实例由小区覆盖计算基站数ExampleofLinkBudgetsNodeBcountingbyCellRange 容量估算根据容量要求计算基站数量CapacityAnalysisNodeBcountingbyCapacity 上行链路容量分析 小区负荷 RecommendedValue NoiseRise 下行链路容量分析 小区负荷 NoiseRise 业务描述及分析 业务 应用 WebbrowsingVideoE mailPDAsynchronisationPhoto mailMPEGdownloadDigitalradio 要求 TrafficUsageDelayThroughputQoSServiceLevel 承载速率对应 AMR12 2KbpsLCD64KbpsLCD144KbpsLCD384KbpsUDD64KbpsUDD144KbpsUDD384Kbps 业务描述及分析 话务量分析 ServiceTypesTrafficUsageSubscribers BHErlangCapacityMbpsCapacityTrafficMix 话务量分析 公式 容量估算设计实例根据容量要求计算基站数量ExampleofCapacityAnalysisNodeBcountingbyCapacity 无线系统仿真介绍JUPITERRFSimulationIntroductionofJUPITER 什麽是Jupiter Jupiter 用于WCDMA仿真 基于Java的用户服务器应用程序服务器为Unix平台 完成真正的仿真工作 用户服务器运行于视窗操作系统 NT或98 并提供仿真初始化和结果分析的图形化人机接口 Jupiter将会被集成到MOTOROLA开发的商用无线网络模拟系统NetPlan中 WCDMA仿真器 Jupiter 仿真器的结构示意 仿真方法示意说明 WCDMA仿真的输入 传播损耗模型话务分布用户数和各用户的混合业务比例基站配置输入天线详细参数 架高 增益 方向图 传输线详细参数基站噪声指标功率等级WCDMA系统指标目标FER值和outage的标准速度激活因子延时传播信息手机的最大发射功率级别 仿真器的输出 图像输出 无线传播覆盖 信号强度 最好的Ec Io手机接收的功率前向要求的功率反向要求的功率软切换状态导频污染手机位置 话务密度分布 仿真器的输出 统计输出与手机相关的统计每扇区的手机用户数每扇区的信道数量每扇区的链接数量软切换百分比好的连接的比例小区的有关统计小区的噪声提升 NoiseRise 总的前向发射功率好的前向链路百分比及好的反向链路百分比 Jupiter 基站位置显示 便于浏览基站位置便于浏览基站的站号 I D 方便查阅天线的方位可以方便地放大和缩小 Jupiter 手机的位置显示 很方便的显示仿真中的手机位置允许显示覆盖可能有问题的区域内的手机位置提供问题原因的快速查找分析 Jupiter 无线传播的显示 形象化表示某区域的可允许的传播损耗 形象化地表示潜在的覆盖较差的区域 对存在问题的可能原因提供快速直观的分析 快速确认传播损耗在允许值以下 Jupiter 最佳Ec Io图像 表示出系统覆盖情况表示出覆盖较差 Ec Io较小 的区域指出潜在的覆盖问题和其他图像一起使用 来减少覆盖问题 快速确认Ec Io至少为 12dB Jupiter 软切换状态图像 观察软切换区域可与 导频数量 图像联合使用 找出导频污染问题 当有3个以上强度相近的导频信号服务于同一区域时会发生导频污染 手机得不到主导信号 而是在这些导频上飘来飘去 导频污染将导致高FER和高掉话 观察同一区域的导频信号的数量 可与软切换状态图像联合使用找出导频污染问题 用来确认在某一区域最多有来自3个不同基站的3个导频信号 消除导频污染问题 Jupiter 导频数量图像 Jupiter 前向要求功率图像 显示维持基站到手机的可靠的无线链接所需的总功率可用来确认覆盖问题 无论是需要更大的发射功率还是已达到发射机功放极限功率从而确认发射功率未超出功放极限 Jupiter 反向要求功率图像 显示手机要达到基站所需要的发射功率确定由于手机发射功率不够所带来的覆盖问题确认未达到手机发射的极限 Jupiter NoiseRise统计数据 确认对于75 负荷的系统NoiseRise低于6dB 用以确认系统负荷状态低负荷的系统NoiseRise较低高负荷的系统NoiseRise较高 Jupiter 业务信道总功率统计 希望维持总要求的发射功率低于最大允许功率的75 确认在前向链路基站发射功率方面 系统所达到的负荷状态 Jupiter 前向FER图 前向FER表明了下行链路 从基站到手机 连接质量 对于话音服务期望FER为1 对于数据服务期望的FER为5 Jupiter 反向FER图 反向FER表明了反向链路 从手机到基站 连接的质量对于话音业务 期望FER