掌握链路预算的原理推算基站覆盖距离ppt课件

1、掌握链路预算的原理推算基站覆盖间隔课程目的 第三章 CDMA覆盖规划课程内容无线传播特性链路预算原理和意义如何推算基站覆盖间隔影响覆盖的几个要素三种根本传播方式 反射 无线电波遇到远大于波长的妨碍物外表 绕射 遇到尖角或薄边的阻挠物 散射 遇到大量尺寸远小于波长的颗粒 慢衰落表征接纳机在一定时间内的均值随传播间隔和环境的变化而呈现的缓慢变化 快衰落表征了接纳信号短时间内的快速动摇慢衰落和快衰落多径衰落多径衰落多径衰落当接纳机在可引起反射、绕射的复杂环境下挪动当接纳机在可引起反射、绕射的复杂环境下挪动时，时，在不到一个波长范围内会出现几非常贝的电平变在不到一个波长范围内会出现几非常贝的电平变化和

2、猛烈的相位摆动化和猛烈的相位摆动 陆地挪动通讯中的无线信号基站发出的无线电信号的传播途径损耗受地面地形地物的影响很大，基站越高信号传得越远。 无线电波传播极其复杂，遭到反射、绕射和散射等多径传播的影响，有时会引起严重的信号衰落 。无线电波传播还和频率相关，频率越高，传播途径损耗越大，绕射才干越弱，传播的间隔也越近。城区的电波传播 很少有直射波能直接到达挪动台，大部分情况，接纳很少有直射波能直接到达挪动台，大部分情况，接纳的信号主要是反射波、绕射波和散射波的叠加的信号主要是反射波、绕射波和散射波的叠加 城区的电波传播 电波在城市峡谷中的LOS传播城区的电波传播 基站发射天线低于高楼时，电波的传播

3、以衍射、反射波为主MHZKmfsfddBL10log20log2045.32)(10自在空间传播的途径损耗自在空间传播途径损耗可写为： 传播间隔越远，途径损耗越大 电波的频率越高，途径损耗也越大传播模型： PL(dB)=Function(F, HA, HM, D, C) PL：途径损耗 F： 频率，单位MHz D： 间隔，单位km H： 基站天线/挪动台有效高度，单位m C： 环境校正因子，分密集城区,城区,郊区,乡村途径损耗)()()()(dBdBdBmdBm衰落裕量穿透损耗接收端发射端允许路径损耗Hata模型、COST-231模型 须输入须输入 频率频率 间隔间隔 天线有效高度天线有效高度

4、 地形地貌城市、郊区、乡地形地貌城市、郊区、乡村、等村、等RSSI, dBm-120-110-100-90-80-70-60-5003691215 182124 273033Distance from Cell Site, kmFieldStrength,dBuV/m+90+80+70+60+50+40+30+20蓝色线表示路蓝色线表示路测结果测结果 灰色线表示灰色线表示Hata Hata 模型预测模型预测结果结果Hata ModelPL (dB) = 69.55 + 26.16 log (F) - 13.82 log(H) + (44. 9 - 6.55 log(H) )*log (D) +

5、 CHata ModelPL：途径损耗：途径损耗F： 频率，单位频率，单位MHz (150 - 1500 MHz)D： 间隔，单位间隔，单位kmH： 基站天线有效高度，单位基站天线有效高度，单位mC： 环境校正因子；取值：密集城区：环境校正因子；取值：密集城区：0 dB城区：城区：- 5 dB郊区：郊区：- 10 dB乡村：乡村：- 17 dBCOST-231PL (dB) = 46.3 + 33.9*logF - 13.82*logH + (44.9 - 6.55*logH)*log D + CCOST-231PL：途径损耗F： 频率，单位MHz (1500 - 2000 MHz)D： 间隔

6、，单位kmH： 基站天线有效高度，单位mC： 环境校正因子；取值：密集城区： -2 dB城区： -5 dB郊区： -8 dB乡村： -10 dB开阔地： -26 dB无线传播特性链路预算如何推算基站覆盖间隔影响覆盖的几个要素提 纲无线链路组成接纳机接纳机天线天线天线天线传输线传输线发信机发信机传输线传输线l 功率输出功率输出l 传输线损耗传输线损耗l 增益增益l 途径损耗途径损耗l 增益增益l 传输线损耗传输线损耗l 灵敏度灵敏度l 裕量裕量上行链路上行链路下行链路下行链路挪动台挪动台基站基站馈线损耗馈线损耗天线增益天线增益途径损耗途径损耗天线增益天线增益馈线损耗馈线损耗裕量裕量链路预算确定允

7、许的最大途径损耗进而确定最大的小区半径上下链路坚持平衡建筑建筑裕量：衰落裕量：衰落 + 穿透损耗穿透损耗+.链路预算模型 发射端 )()()()()(dBdBidBmdBmEIRP损耗或人体电缆发射机天线增益发射机功率发射机接纳端 )()()/()/()(HzdBdBreqNoEbHzdBmdBm数据速率干扰噪声接收机灵敏度穿透损耗主要机制：主要机制：衍射，折射衍射，折射计算方法：计算方法：统计统计建筑物穿透建筑物穿透汽车穿透汽车穿透?建筑物穿透损耗典型值密集城区城区郊区乡村25 dB20 dB15 dB6 dB开阔地0 dB衰落裕量90%75%设小区边缘至少设小区边缘至少 75% 75%的区

8、域小区内的区域小区内90%90%可以可靠接纳到可以可靠接纳到-105dBm-105dBm的电平，规范偏向的电平，规范偏向取值为取值为8dB8dB。 查图表得查图表得0.6750.675处的概率可以到达处的概率可以到达75%75%0.675 x 8 = 5.4 dB0.675 x 8 = 5.4 dB-105 + 5.4 = -99.6 dBm-105 + 5.4 = -99.6 dBm设计的中值电平强度须设定为设计的中值电平强度须设定为-99.6 dBm-99.6 dBm累积正态概率分布0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%-3 -2.5-2 -1.5-1 -0.5

9、 00.511.5 22.5375%0.675区区域域-99.6dBm 8dB8dB概率密度Rx正态分布正态分布0.675=5.4 dB- 105 dBm 人体损耗人体损耗链路预算阐明1目前业界进展链路预算表的计算中人体损耗普通采用的是3dB。链路预算阐明2天线增益天线增益对于对于450M450M在密集的城市定向天线的程度波瓣角普通取在密集的城市定向天线的程度波瓣角普通取6565，垂直波瓣角，垂直波瓣角为为7 71010，增益大约在，增益大约在15.5dBi15.5dBi左右；左右；在普通城区和郊区，定向天线的程度波瓣角为在普通城区和郊区，定向天线的程度波瓣角为9090，垂直波瓣，垂直波瓣角为

10、角为7 71010天线增益为天线增益为14dBi14dBi左右；左右；在乡村运用全向天线，增益为在乡村运用全向天线，增益为11dBi11dBi。假设选择不同的天线，。假设选择不同的天线，就会有不同的天线增益。就会有不同的天线增益。在其他条件不变的情况下，大的天线增益有利于覆盖半径的增在其他条件不变的情况下，大的天线增益有利于覆盖半径的增大。大。 链路预算阐明3天线增益天线增益对于对于800M800M在密集的城市定向天线的程度波瓣角普通取在密集的城市定向天线的程度波瓣角普通取6565，垂直波瓣角为，垂直波瓣角为7 71010，增益大约在，增益大约在17dBi17dBi左右；左右；在普通城区和郊区

11、，定向天线的程度波瓣角为在普通城区和郊区，定向天线的程度波瓣角为9090，垂直波瓣角，垂直波瓣角为为7 71010天线增益为天线增益为15.7dBi15.7dBi左右；左右；在乡村运用全向天线，增益为在乡村运用全向天线，增益为11dBi11dBi。假设选择不同的天线，就会。假设选择不同的天线，就会有不同的天线增益。有不同的天线增益。在其他条件不变的情况下，大的天线增益有利于覆盖半径的增大。在其他条件不变的情况下，大的天线增益有利于覆盖半径的增大。 链路预算阐明4天线增益天线增益对于对于1.9G1.9G在密集的城市定向天线的程度波瓣角普通取在密集的城市定向天线的程度波瓣角普通取6565，垂直波瓣

12、角为，垂直波瓣角为7 71010，增益大约在，增益大约在18dBi18dBi左右；左右；在普通城区和郊区，定向天线的程度波瓣角为在普通城区和郊区，定向天线的程度波瓣角为9090，垂直波瓣角，垂直波瓣角为为7 71010天线增益为天线增益为16dBi16dBi左右；左右；在乡村运用全向天线，增益为在乡村运用全向天线，增益为11dBi11dBi。假设选择不同的天线，就。假设选择不同的天线，就会有不同的天线增益。会有不同的天线增益。在其他条件不变的情况下，大的天线增益有利于覆盖半径的增大。在其他条件不变的情况下，大的天线增益有利于覆盖半径的增大。 基站天馈损耗基站天馈损耗链路预算阐明5对于对于450

13、M450M对于基站到天线的馈线分两种情况思索：对于基站到天线的馈线分两种情况思索：假设基站到天线的馈线小于假设基站到天线的馈线小于1515米，普通以为只用米，普通以为只用1/21/2英寸跳线，因英寸跳线，因此在预算表中跳线的损耗取此在预算表中跳线的损耗取1dB1dB，接头等的损耗取的，接头等的损耗取的1dB,1dB,总的损总的损耗为耗为2dB2dB。基站到天线除了有基站到天线除了有1/21/2英寸跳线，还有较长的英寸跳线，还有较长的7/87/8英寸馈线就还需思英寸馈线就还需思索索7/87/8英寸馈线损耗，计算公式为英寸馈线损耗，计算公式为 馈线损耗馈线损耗=7/8=7/8英寸馈线长度英寸馈线长

14、度* *2.87(dB)/100m 2.87(dB)/100m 基站天馈损耗基站天馈损耗链路预算阐明6对于对于800M800M对于基站到天线的馈线分两种情况思索：对于基站到天线的馈线分两种情况思索：假设基站到天线的馈线小于假设基站到天线的馈线小于1515米，普通以为只用米，普通以为只用1/21/2英寸跳线，因英寸跳线，因此在预算表中跳线的损耗取此在预算表中跳线的损耗取1dB1dB，接头等的损耗取的，接头等的损耗取的1dB,1dB,总的损总的损耗为耗为2dB2dB。基站到天线除了有基站到天线除了有1/21/2英寸跳线，还有较长的英寸跳线，还有较长的7/87/8英寸馈线就还需思英寸馈线就还需思索索

15、7/87/8英寸馈线损耗，计算公式为英寸馈线损耗，计算公式为 馈线损耗馈线损耗=7/8=7/8英寸馈线长度英寸馈线长度* *3.97(dB)/100m 3.97(dB)/100m 基站天馈损耗基站天馈损耗链路预算阐明7对于对于1.9G1.9G对于基站到天线的馈线分两种情况思索：对于基站到天线的馈线分两种情况思索：假设基站到天线的馈线小于假设基站到天线的馈线小于1515米，普通以为只用米，普通以为只用1/21/2英寸跳线，因英寸跳线，因此在预算表中跳线的损耗取此在预算表中跳线的损耗取1dB1dB，接头等的损耗取的，接头等的损耗取的1dB,1dB,总的损总的损耗为耗为2dB2dB。基站到天线除了有

16、基站到天线除了有1/21/2英寸跳线，还有较长的英寸跳线，还有较长的7/87/8英寸馈线就还需思英寸馈线就还需思索索7/87/8英寸馈线损耗，计算公式为英寸馈线损耗，计算公式为 馈线损耗馈线损耗=7/8=7/8英寸馈线长度英寸馈线长度* *6.57(dB)/100m 6.57(dB)/100m 链路预算阐明8建筑物穿透损耗建筑物穿透损耗这里获得是阅历值，密集城区取这里获得是阅历值，密集城区取25dB25dB；普通城；普通城区取的区取的20dB20dB；郊区取的；郊区取的15dB15dB；乡村取的；乡村取的6dB6dB。实践。实践穿透损耗可根据实践区域的建筑物情况进展调整。穿透损耗可根据实践区域

17、的建筑物情况进展调整。 干扰裕量干扰裕量, ,Loading11干扰裕量留意：要转换为留意：要转换为dB。天线高度天线高度链路预算阐明9普通在容量分布相对集中的密集区域天线高度会普通在容量分布相对集中的密集区域天线高度会相对低些，以减轻导频污染和对其它区域的干扰；相对低些，以减轻导频污染和对其它区域的干扰；在容量分布相对分散且较开阔区域，天线高度相在容量分布相对分散且较开阔区域，天线高度相对高些，以覆盖较大的区域。对高些，以覆盖较大的区域。天线高度取值如下：密集城区天线高度取值如下：密集城区 30 30米；城区米；城区 40 40米；米；郊区和乡村郊区和乡村 50 50米。米。 无线传播特性链

18、路预算如何推算基站覆盖间隔影响覆盖的几个要素提纲接纳机灵敏度:定义为接纳机在满足所需求的Eb/N0时所需求的信号输入功率电平。假设接纳机信号小于该电平，那么不能正常解调。灵敏度= Eb/N0 *热噪声谱密度*热噪声系数*业务速率 灵敏度(dBm)=要求的Eb/N0(dB)+热噪声谱密度dBm/Hz+热噪声系数dB+业务速率dB bps基站灵敏度的计算接纳机噪声干扰=热噪声谱密度*业务速率*热噪声系数输入信号所需Eb/N0例如：对于语音业务，数据速率为9600bps=39.8dB bps,基站热噪声谱密度=-174dBm/Hz,基站热噪声系数=2.63=4.2dB,所需求的Eb/N0门限为4.1

19、3,那么基站接纳机灵敏度=4.13-174+4.2+39.8=-125.87dBm链路预算的计算以反向为例：手机的发射功率(dBm)-损耗总额(dB)+增益总额(dB)-裕量总额dB-允许的链路预算dB 基站接纳机的灵敏度(dBm)因此：允许的链路预算dB=手机的发射功率(dBm)-基站接纳机的灵敏度(dBm)-损耗总额(dB)+增益总额(dB)-裕量总额dB其中:损耗总额包含人体损耗、基站馈线损耗、建筑物穿透损耗、其它一切损耗增益总额包含挪动台天线增益、 软切换增益、其它一切增益 裕量总额包含干扰裕量、 正态衰落裕量等。RDAS 反向链路预算参考1链路预算的计算语音速率9600dps=39.

20、8dB bps基站热噪声谱密度-174dBm/Hz手机最大发射功率23dBm基站热噪声系数4.2dB手机天线增益0在满足FER为1%条件下所需要的Eb/N04.13dB人体损耗3dB基站灵敏度=4.13-174+4.2+4.13=-125.85dBm基站天线增益14dB负载75%基站跳线损耗0.3dB干扰裕量=10lg(1/(1-75%)=6.02dB基站馈线损耗dB/100m2.9正态衰落裕量5.4dB基站馈线长度04m建筑物穿透损耗20dB基站其它损耗1dB增益合计17.7基站天馈损耗合计2.46dB损耗合计25.46dB软切换增益3.7dB裕量合计11.42dB练习：知参数如右表允许的链

21、路预算dB=手机的发射功率(dBm)-基站接纳机的灵敏度(dBm)-损耗总额(dB)+增益总额(dB)-裕量总额dB= 23-125.85dBm -25.46+17.7-11.42=129.67dB即允许的链路预算为129.67dB链路预算的计算2小区覆盖半径的计算据前计算知：允许的链路预算PL为129.67dB。根据链路预算计算覆盖间隔半径知：基站天线高度40m,挪动台天线高度1.5m,CDMA上行中心频率825MHz，环境校正因子取值0 dB密集城区。求小区覆盖半径为多少？解： H=40-1.5=38.5m根据Hata ModelPL (dB) = 69.55 + 26.16 log (F

22、) - 13.82 log(H) + (44. 9 - 6.55 log(H) )*log (D) + C即129.67= 69.55 + 26.16 log (825) - 13.82 log(38.5) + (44. 9 - 6.55 log(38.5) )*log (D) + 0=34.52lgd=5.74=d=1.47km Hata模型、COST-231模型 须输入须输入 频率频率 间隔间隔 天线有效高度天线有效高度 地形地貌城市、郊区、乡地形地貌城市、郊区、乡村、等村、等RSSI, dBm-120-110-100-90-80-70-60-5003691215 182124 27303

23、3Distance from Cell Site, kmFieldStrength,dBuV/m+90+80+70+60+50+40+30+20蓝色线表示路蓝色线表示路测结果测结果 灰色线表示灰色线表示Hata Hata 模型预测模型预测结果结果Hata ModelPL (dB) = 69.55 + 26.16 log (F) - 13.82 log(H) + (44. 9 - 6.55 log(H) )*log (D) + CHata ModelPL：途径损耗：途径损耗F： 频率，单位频率，单位MHz (150 - 1500 MHz)D： 间隔，单位间隔，单位kmH： 基站天线有效高度，单位基站天线有效高度，单位mC： 环境校正因子；取值：密集城区：环境校正因子；取值：密集城区：0 dB城区：城区：- 5 dB郊区：郊区：- 10 dB乡村：乡村：- 17 dB负载负载链路预算阐明1对于负载在本预算表中获得是50%。