电信培训-CDMA2000+1X覆盖、容量规划+-+2010.ppt

中国电信浙江分公司无线网络规划和优化培训之 CDMA20001X覆盖 容量规划 华信邮电咨询设计研究院有限公司2010年4月 内容介绍 第1章规划流程第2章链路预算第3章链路平衡第4章覆盖控制 覆盖规划流程 系统参数设备相关参数环境相关参数技术体制参数传播模型 创建链路预算 获得小区半径 计算单站覆盖面积 指定区域站点数 最大路径损耗 最大小区半径 最大站点覆盖面积 所需站点数 规划面积 单站覆盖面积 客户需求分析 覆盖规划关键步骤 客户需求分析 标书 通过链路预算计算出允许的最大路径损耗使用传播模型计算出最大路径损耗对应的小区覆盖半径根据小区覆盖半径计算出单个站点的覆盖面积计算覆盖区域需要的站点数根据蜂窝模型规划站点位置 内容介绍 第1章规划流程第2章链路预算第3章链路平衡第4章覆盖控制 链路预算是在一定前提条件下进行的CDMA1X的覆盖 容量是一个动态的关系 两者相互制约 大容量小覆盖 小覆盖大容量 在一定的系统负荷下进行链路预算 引入 SoftHandoffGainClutterLossBodyLoss 链路预算 链路预算 对通信链路中的增益与损耗进行核算 即计算在一个呼叫连接中 保持一定呼叫质量下 链路所允许的最大传播损耗 从而可以结合传播模型确定基站的覆盖范围 接收 发射功率 衰落余量 天线增益 馈线损耗 干扰余量 天线增益 路径损耗 前向链路 反向链路 发射 接收功率 软切换增益 前向链路电平图 地物损耗 身体损耗 链路预算模型 链路预算参数分类 系统参数载波频率 扩谱带宽 信息速率 扩频增益 背景噪声设备相关参数发射功率 接收机灵敏度 噪声系数 解调门限 天线增益及馈线损耗环境相关参数阴影衰落余量 地物损耗 人体损耗技术体制参数软切换增益 干扰余量 功控余量 系统参数 载波频率目前主要有450MHZ 800MHZ 1900MHZ扩谱带宽1 2288MHZ信息速率VoiceService9 6kbpsPDS 1X 2X 4X 8X16XCDS 14 4kbps背景噪声主要为热噪声10lg KTB K 1 38X10 23J K波尔兹曼常数T 开氏温度 常温为290KB 系统信号带宽处理增益10log 扩谱带宽 信息速率 设备相关参数 基站发射功率基站最大发射功率 BTS 20W 机顶天线口最大功率每业务信道最大发射功率 防止单个用户消耗过多的基站功率移动台最大发射功率通常为200mW 23dBm反向信道有R PICH R SCH R FCH 在不同的情况下移动台将根据一定的分配原则给各信道分配功率天线增益基站定向天线增益会比全向的相对大一些全向天线通常为10dBi 11dBi 定向为15 18dBi通常认为手机的天线增益与连接损耗为0dB 设备相关参数 解调门限基站接收机解调门限使用加权方式获得混合解调门限 不同速率的Eb Nt 百分比 噪声系数信号通过接收机时 接收机将对信号增加噪声噪声系数是设备的属性 不同设备噪声系数不同华为基站噪声系数3 2dB移动台噪声系数一般为8dB 设备相关参数 基站接收机灵敏度接收机端为保证一定的呼叫质量 业务信道所需最低接收电平S BS 10lg KT W NF BS Eb Nt 10lg W Rb Eb Nt基站接收机解调门限 Rb信息速率KT热噪声功率谱密度 常温下等于 174dBm HzW扩谱带宽NF BS接收机噪声系数灵敏度还受到干扰的影响 干扰上升会导致灵敏度的恶化基站馈线及连接器损耗机顶到天线间的馈缆损耗馈线损耗与信号频率有关 不同型号馈线损耗指标不同接头损耗约0 2dB 环境相关参数 阴影衰落标准差距离的函数 且随距离的增加而增加大多数情况下 只用一个数代表阴影衰落标准差阴影衰落标准差 典型取值覆盖概率边缘覆盖概率与区域覆盖概率一一对应 环境相关参数 阴影衰落余量由于阴影衰落导致路径损耗上下波动信号强度随时间的变化服从对数正态分布特性为了保证一定的边缘覆盖概率 一般 75 需要留出一定的阴影衰落余量根据阴影衰落标准差和边缘覆盖概率要求算出阴影衰落余量 X 边缘覆盖概率 阴影衰落标准差 环境相关参数 地物损耗接收信号点处的地物对信号传播影响很大主要考虑建筑物的穿透损耗及车体损耗典型地形穿透损耗取值密集城区25dB 一般城区20dB 郊区和乡村5 15dB 车体损耗6 10dB链路预算时需要根据当地情况进行调整人体损耗移动台离人体很近造成的信号吸收引起的损耗人体损耗通常取3dB数据业务时通常不考虑人体损耗使用固定台终端不考虑人体损耗 技术体制参数 软切换增益软切换的存在使得满足一定覆盖概率要求的阴影衰落余量减小 在链路预算中称为软切换增益链路预算中需要考虑软切换带来的增益干扰余量网络负荷增加 系统内干扰增加链路预算中用干扰余量体现容量增加带来的影响干扰余量取值由系统设计的网络负荷决定前向链路 网络负荷与干扰的关系通过仿真确定反向链路 不同的网络负荷对应不同的干扰上升 技术体制参数 反向链路干扰余量 InterferenceMargin 50 网络负荷 3dB60 网络负荷 4dB75 网络负荷 6dB 技术体制参数 快衰落与功控余量快衰落由多径时延信号叠加产生 信号强度快速变化服从瑞利分布快速功控能够对抗低速移动 30km h 条件下衰落的影响快速功控能够降低衰落信道条件下所需要的Eb Nt链路预算中使用理想功控条件下的解调门限进行计算为了保证闭环功控有效性 在链路预算中增加功控余量项步行条件下 功控余量典型值0 5 1 5dB高速移动条件下 快速功控跟不上信号衰落速度 功控余量为0dB 反向链路预算 PL BL Pout MS Ga MS Lf MS Ga BS Lf BS S BS Lb MI Ga soft Mf LpPL BL允许的最大路径损耗Pout MS移动台业务信道最大发射功率Ga MS移动台天线增益Lf MS移动台馈线损耗Ga BS基站天线增益Lf BS基站馈线损耗S BS基站接收机的灵敏度Lb人体损耗Ga soft软切换增益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地物损耗 根据传播模型求出覆盖半径 一般而言 反向受限 城区反向链路预算举例 影响因素 终端类型使用天馈业务类型网络负荷传播地形覆盖要求特殊要求 链路预算改善5dB Max allowablePathloss 站点数量接近原来的一半 不同的RF环境 结果会有所差异 MaxallowablePathloss与Site数量关系 假设条件 COST231HATASuburbanModel1900MHz理想蜂窝组网覆盖无阻挡 业务速率及解调门限不同导致覆盖不同相对于语音业务 数据业务允许的最大路径损耗较低不同速率的数据业务收缩程度不同各业务类型覆盖收缩程度随基站天线高度升高而略有增加 链路预算反向分析 IS 95与CDMA20001X不同速率业务覆盖比较 根据传播模型求出覆盖半径 城区前向链路预算举例 影响因素 BTS类型使用天馈业务类型网络负荷传播地形覆盖要求特殊要求 链路预算前向分析 数据业务对前向功率需求很高 尤其是高速数据业务基站功率会成为限制数据业务小区覆盖的因素因功率受限会出现覆盖前向受限前向覆盖与基站分布 业务速率用户分布密切相关与反向相比 业务速率对前向覆盖的影响更大要结合前向功率分配对数据业务进行覆盖规划覆盖前向受限时根据前向覆盖半径进行规划一般情况下 前向覆盖半径会比反向覆盖半径大 内容介绍 第1章规划流程第2章链路预算第3章链路平衡第4章覆盖控制 链路平衡 小区覆盖由前向覆盖和反向覆盖共同决定有效覆盖区域是指前反向链路都可靠的区域平衡前向信道覆盖半径在特定情况下进行链路预算 判断出覆盖受限方根据受限情况进行链路平衡设计根据受限方进行网络覆盖规划 前向覆盖链路平衡 前向各信道功率不同 每种信道的覆盖相对独立在覆盖处手机需要能同时准确解调导频 同步 寻呼和业务信道解调任一信道失败 手机不是掉网就是掉话 前向覆盖链路平衡 所有前向链路信道 空中损耗和天馈增益都是一致的 各种前向信道的覆盖区域有可能完全重叠合理分配功率 达到各信道覆盖的一致性 前反向链路平衡 前向大于反向反向大于前向 目标 在特定条件下实现扇区前向链路覆盖半径 反向链路覆盖半径 20 pilot功率 前反向覆盖恶化量与用户数的关系 链路平衡总结 用户均匀分布 通常为覆盖反向受限用户边缘分布 容易出现覆盖前向受限 内容介绍 第1章规划流程第2章链路预算第3章链路平衡第4章覆盖控制 大面积重叠覆盖影响容量 容易导致导频污染 覆盖范围调整 调整覆盖范围措施调整天线挂高调整天线下倾角调整天线方位角采用适当增益天线调整信道功率分配调整网络负荷要求调整馈线损耗调整分集接收性能采用新技术其它网络参数优化 内容介绍 第1章CDMA网络干扰分析第2章CDMA反向容量分析第3章CDMA前向容量分析第4章CDMA1x容量规划 内容介绍 第1章CDMA网络干扰分析第1节反向干扰分析第2节前向干扰分析 干扰基本原理 CDMA1X系统所有扇区可共用相同频谱 这有利于提高系统容量因同频复用的原因 系统存在多用户间的干扰 这种多址干扰限制了系统容量CDMA1X的容量与干扰密切相关干扰的增加会降低系统容量 容量的增加会导致系统内干扰提升 反向干扰分析 干扰受限模型ITOT Iown Iother PN TIown 来自本扇区用户的干扰Iother 来自邻近扇区用户的干扰PN 接收机底噪T 外界干扰接收机底噪由设备性能确定通常假设在没有外界干扰的条件下进行容量规划规划时 重点考虑系统内干扰 即本扇区用户干扰和邻扇区用户干扰 扇区用户干扰 Iown本扇区用户干扰载频共用频谱带宽 对于任一用户来说 其它用户所发射的信号就是干扰本扇区用户干扰为所有用户到达接收机功率的和Iother相邻小区用户干扰 邻区用户干扰难以进行理论分析 与用户分布 蜂窝布局 负荷等紧密相关定义邻区干扰因子来衡量相邻小区的干扰量当用户均匀分布时对于全向扇区 邻区干扰因子典型值0 45对于3扇区定向扇区 邻区干扰因子典型值0 55 反向干扰与网络负荷关系 反向底噪提升与网络负荷对应关系 注意 假设功率控制理想假设邻区干扰恒定 50 网络负荷 3dB60 网络负荷 4dB75 网络负荷 6dB 内容介绍 第1章CDMA网络干扰分析第1节反向干扰分析第2节前向干扰分析 前向干扰组成 移动台接收的噪声包括热噪声 本扇区干扰 邻扇区干扰 外部干扰 Nt No Isc Ioc T前向采用相关解调 本扇区干扰来源于多径邻扇区干扰来源于相邻基站所发射出的同频信号在服务小区中心 干扰主要为同小区同信道多径的影响在扇区服务边缘 邻小区的干扰占主要部分前向链路干扰比较复杂 通常采用仿真获得干扰情况 内容介绍 第1章CDMA网络干扰分析第2章CDMA反向容量分析第3章CDMA前向容量分析第4章CDMA1x容量规划 内容介绍 第2章CDMA反向容量分析第1节反向容量模型第2节反向容量典型值 根据反向业务的干扰模型 可以得到CDMA1x语音业务的极限容量模型 M 在极限情况下 小区所能同时接入的用户总数 W R 为扩频增益 W为1 2288MHz R为业务速率 语音业务为9 6kbps 语音激活因子 缺省值为0 4 F 小区干扰因子 缺省值为0 55 S 扇区化因子 缺省值为0 85 S111 Eb Nt 所需信噪比 即要求的解调门限 在给定小区负荷X的情况下 可以计算得到小区允许接入的用户数 信道数 N N M X 注意 业务速率与极限容量成反比激活因子与及限容量成反比 CDMA1x极限容量模型 假设网络只有两种业务 9 6kbpsVoiceService和38 4kbps的PacketDataService CDMA1x极限容量模型 例子 华为常用的则是软阻塞公式 假设某小区内用户均为话音用户 如果用户接入分布采用高斯近似 可以得到CDMA软阻塞概率的表达式 CDMA系统的阻塞概率 1 2288Mhz 9 6kbps 系统载荷 单小区的爱尔兰Erl容量 反向链路话音激活因子均值 一般取为0 4 反向链路话音激活因子平方的均值 一般取为0 31 解调门限标准差 功控方差 一般取为1 2 5dB 解调中值 为解调门限 分别为一阶 二阶频率再用因子 一般均取为0 55 当阻塞概率超过1 时 可以取 将减小计算精度损失 指定系统载荷 反向链路解调门限 系统阻塞率及干扰因子等 即可使用该公式得到小区的爱尔兰容量 Erl CDMA1x反向软阻塞容量模型 CDMA1x系统软容量特性 软阻塞 基站有足够的信道可用 但为了避免服务范围内干扰高于事先设定的门限值 系统拒绝新的呼叫 为了获得更大的系统容量 可以通过降低质量要求 降低阻塞负荷 软阻塞属于指标阻塞 随着不同负荷和不同业务质量要求而有不同的系统容量 影响扇区反向容量的因素空口的目标阻塞率网络蜂窝组网结构特点系统解调门限Eb Nt语音和数据业务比例用户接入速率 运动速率功率控制精度CDMA1x系统容量随环境变化而发生波动 CDMA1x反向容量模型比较 软阻塞容量与极限容量模型在表示形式上有所不同 实质上是根据反向干扰得到的两种不同表示形式软阻塞容量模型认为CDMA1x反向容量是软的 通过牺牲用户的通话质量以增加小区容量极限容量模型认为小区容量与解调门限密切相关采用软阻塞模型计算结果的单位是Erlang 采用极限容量模型计算结果的单位是用户数 二者可以通过ErlangB表有效地结合起来两个公式的计算结果基本上是一致的 内容介绍 第2章CDMA反向容量分析第1节反向容量模型第2节反向容量典型值 基站反向容量典型值 50 系统负荷 2 阻塞率 0 5干扰因子 激活因子 语音0 4 数据1 S1 1站型扇区因子 1 8 S1 1 1站型扇区因子 2 55 一般而言 反向受限 内容介绍 第1章CDMA网络干扰分析第2章CDMA反向容量分析第3章CDMA前向容量分析第4章CDMA1x容量规划 前向容量模型 前向容量分析 前向容量分析考虑因素前向容量的分析 要求前向各类信道在接收端均能成功被解调各信道有不同的解调门限 不同业务速率对解调门限的要求不一样接收信号功率与干扰功率的关系接收端距离基站的距离及损耗基站总的功率及各信道功率分配策略前向容量分析需要假设用户的分布 引入了用户分布因子前向容量特点业务类型不同设备总容量不同运动速率对系统容量影响较大前向链路的容量取决于扇区的总发射功率 信道功率分配策略及解调门限用户分布情况直接影响基站前向容量 CDMA1x容量特性比较 前向容量与反向容量特性比较反向容量取决于受干扰程度 与扇区负载 基站的解调门限 用户行为等息息相关 不同的软阻塞要求 也有不同的反向容量前向容量取决于用户分布 基站总发射功率 信道功率分配策略有关 同时也与用户行为 手机的解调门限等有关IS 95与CDMA1x容量特性比较反向容量1X反向信道采用反向导频相干解调 数据业务采用Turbo码 提高了反向解调性能 CDMA1x反向容量比IS 95高2 3倍前向容量1X前向信道采用快速功率控制技术 提高了功控精度 降低前向平均发射功率 数据业务采用Turbo码 CDMA1x前向容量比IS 95提高将近1 5 2倍 系统受限的是 容量受限分析 用户均匀分布情况下 容量为反向受限 主要为低速率业务 用户边缘分布情况下 容量为前向受限 主要为低速率业务 常用的反向负荷为50 和75 不建议采用超过75 的网络负荷进行系统估算 系统容易崩溃当高速率数据业务用户比例很大时 系统容量会前向受限 内容介绍 第1章CDMA网络干扰分析第2章CDMA反向容量分析第3章CDMA前向容量分析第4章CDMA1x容量规划 容量规划思路 对需要规划地区按话务分布和地物地貌特点进行区域划分如密集区 一般城区 郊区 农村等 对各目标区域进行话务模型分析根据不同目标区域的话务模型 确定各目标区域的单载频 单站点规划容量 确定满足容量要求的目标区域的基站数和载频数 检查容量规划结果是否出现资源受限根据容量和覆盖规划的站点数和载频数 平衡覆盖容量规划 保证同时满足容量和覆盖的要求 对BTS BSC进行CE 信道资源 配置 容量规划流程 客户需求分析 明确客户需求重点分析客户话务模型计算出单站实际承载用户数检查规划是否出现资源受限完成容量规划相关配置 话务模型 需求分析 吞吐量计算 Walsh码计算 CE计算 单用户平均吞吐量 符合要求 所需站点数 总用户数 单站吞吐量 单用户平均吞吐量 所需站点数 单站吞吐量 站点资源是否受限 单站吞吐量 单站承载用户数 特定条件下进行容量规划 容量规划需要明确信息 设计网络负荷话务模型服务等级GOS软切换比例用户分布 用户分布区域网络总用户使用终端类型使用站型各业务FER 业务激活因子客户其它特殊要求 采用吞吐量描述系统容量 语音业务采用固定速率信道 传统方式采用Erl描述设备业务处理能力引入数据业务后 业务不同 用户的平均速率也不同 很难用Erl来描述 华为公司采用吞吐量来描述设备业务处理能力吞吐量 业务量强度 数据速率 激活因子 一般情况 话音业务激活因子是0 4 数据业务是1 PDS每用户反向链路平均吞吐量计算 假设某网络容量是反向受限 以反向容量进行规划根据客户提供的以下信息求出PDS业务每用户反向链路平均吞吐量 注意 根据客户提供的每用户平均下载速率进行计算根据华为容量规划计算方法分组数据业务 默认上下行吞吐量比例为1 41kbps 1024bps绿色部分信息由客户提供 话务模型分析 分析网络各种类型用户在反向链路平均吞吐量占用百分比计算出每用户反向链路平均吞吐量 注意 所有业务所占百分比加起来等于100 不同业务的平均速率 占百分比根据客户需求确定分组数据业务 默认上下行吞吐量比例为1 4CDMA1X可提供话音 分组 电路域三种业务 混合小区每用户反向平均吞吐量 Ti PiTi 业务平均吞吐量 Pi 业务占百分比 混合小区每用户反向平均吞吐量 96 90 45 3 8 1