王明敏_WCDMA 系统上下行容量分析

1,WCDMA系统上下行容量分析,2001年10月,2,容量覆盖质量,容量、质量、覆盖三者间的密切关系,3,容量覆盖质量,GSM系统的容量、覆盖、质量关系容量基本上由硬件资源决定：一个载波有8个时隙，可用的载波数和复用方式决定了最大同时连接数目覆盖由上下行发射功率决定（链路平衡问题）通话质量由干扰情况决定通过网络设计（复用方式、复用距离、跳频等）控制干扰，保证质量在GSM系统中，三者间没有直接的联系，可以独立分析、独立设计。网络设计难点在于频率规划,4,容量覆盖质量,WCDMA系统的容量、覆盖、质量关系WCDMA系统是自干扰系统，容量、覆盖、质量之间密切相关容量覆盖设计负载增加，容量增大，干扰增加，覆盖减小（应用实例：小区呼吸）容量质量通过降低部分连接的质量要求，可以提高系统容量（应用实例：通过外环功控降低目标BLER值）覆盖质量通过降低部分连接的质量要求，同样可以增加覆盖能力（应用实例：对路径损耗大的连接通过AMRC降低数据速率）,干扰,干扰是容量分析的关键,5,WCDMA上行容量分析,6,上行干扰构成,Iown：来自本小区用户的干扰Iother：来自邻近小区用户的干扰PN：接收机噪声底,7,上行干扰构成,接收机底噪PNPN=10lg(KTW)NFK：波尔兹曼常数，=1.3810-23J/KT：开氏温度，常温为290KW：信号带宽，WCDMA信号带宽3.84MHzNF：接收机噪声系数10lg(KTW)=-108dBm/3.84MHzNF=3dB（宏蜂窝基站典型值）PN=10lg(KTW)+NF=-105dBm/3.84MHz,8,上行干扰构成,Iown本小区用户干扰每一个用户必须克服的干扰：ITOT-PjPj为用户j的接收功率假设功控理想，有：由此，求得Pj：本小区用户干扰为所有用户到达接收机功率的和：,9,上行干扰构成,Iother邻区用户干扰邻区用户干扰难以进行理论分析，与用户分布、小区布局方式、天线方向图等相关定义邻区干扰因子当用户均匀分布时对于全向小区，邻区干扰因子典型值0.55对于3扇区定向小区，邻区干扰因子典型值0.65,10,上行干扰构成,定义,有,11,上行干扰构成,求得,假设所有用户为12.2kbps话音用户，解调门限EbvsNo=5dB话音激活因子vj=0.67邻区干扰因子i=0.55,12,上行负载因子,定义上行负载因子负载因子等于1时，ITOT达到无穷大，此时对应的容量称为极限容量在前述假设下，极限容量约为96个用户,13,负载因子与干扰,根据前述关系，噪声上升：,50%负载3dB60%负载4dB75%负载6dB,14,分析,前述理论分析显式或隐式地使用了以下简化没有考虑软切换的影响处于软切换状态的用户，产生的干扰略小于普通用户没有考虑AMRC和混合业务的影响AMRC降低部分用户的话音业务速率，使它们产生的干扰降低，增加了系统支持的用户数。（代价是这些用户的通话质量有所降低）不同的业务具有不同的数据速率和解调门限，虽然原则上仍可利用上述方法进行分析，但会使计算过程复杂化由于移动传播环境的时变特性，即使是同一业务，解调门限也是时变的理想功控假设实际系统的功控命令有一定误码，使得功控过程非理想，降低系统容量假设用户分布均匀，邻区干扰恒定,15,分析,要考虑以上各种因素的影响，系统仿真是更为精确的方法：静态仿真：Monte_Carlo方法动态仿真,16,容量设计,为了保证系统的稳定性，网络设计时不能按照极限容量进行设计极限容量对应无限大的干扰上升，实际系统中UE没有这样大的发射功率去克服干扰负载因子越大，新用户接入带来的干扰上升越大，有可能导致已有连接中断由于移动环境的时变特性，负载越重，网络越不稳定宏蜂窝的设计负载一般不超过75%对应6dB的干扰上升,17,下行容量分析,18,下行干扰构成,Iown：来自本小区基站发射信号的干扰Iother：来自邻近基站发射信号的干扰PN：接收机噪声底,19,下行干扰构成,接收机底噪PNPN=10lg(KTW)NFK：波尔兹曼常数，=1.3810-23J/KT：开氏温度，常温为290KW：信号带宽，WCDMA信号带宽3.84MHzNF：接收机噪声系数10lg(KTW)=-108dBm/3.84MHzNF=7dB（UE典型值）PN=10lg(KTW)+NF=-101dBm/3.84MHz,20,下行干扰构成,Iown本小区干扰下行各用户用相互正交的OVSF码区分，在没有多径的静态传播条件下，没有相互干扰在多径传播条件下，会有一部分能量无法被RAKE接收机检测而成为干扰信号。定义正交化因子来描述这一现象式中，PT为基站发射总功率，包括专用信道发射功率和公共信道发射功率,21,下行干扰构成,邻区干扰Iother邻区基站的发射信号会对当前小区的用户造成干扰。由于使用的扰码不同，这些干扰都是非正交的假设业务均匀分布，所有基站的发射功率相等。系统中共有K个邻区基站，其中第k个基站到用户j的路径损耗为PLk,j。则有：,22,下行容量计算,同样假设功控理想，有,得到,23,下行容量计算,因为,有,24,下行容量计算,求解PT得到,其中ij为用户j的邻区干扰因子，定义为：,25,下行容量计算,根据前述分析，可以定义下行负载因子：当下行负载因子达到100%时，基站发射功率达到无穷大，此时对应的容量为极限容量,26,分析,与上行容量理论计算不同，下行容量计算公式中的j、ij都是与用户位置有关的变量。也就是说，下行容量与用户的空间分布相关，因而只能通过系统仿真确定,27,下行容量仿真,仿真参数设置,28,下行容量仿真,仿真结果,29,下行容量仿真,仿真结果分析基站发射功率43dBm（20W）时，支持的最大用户数约为114个一般为了保证系统的稳定，不允许基站平均发射功率超过最大发射功率的75%，即41.7dBm，此时能够支持的用户数为111个这个结果与上行容量相比要大得多，所以在这样的设置条件下，WCDMA容量是上行受限，