无线通信覆盖与容量性能

无线通信覆盖与容量性能课程内容无线通信覆盖性能分析无线通信容量性能分析无线通信

技术特点

3多载波：12个子载波组成一个RB，多个RB承载业务；开销与业务都在RB上承载发送；多天线技术：Tx

diversity、Rx

diversity，4天线或8天线

BeamForming，以及MIMO

SCM技术MCS技术：自适应调制编码方式可变带宽：1.4MHz/3.0MHz/5MHz/10MHz/15MHz/20MHz

1

2

3

4 除了第4项与HSPA比较类似，前3项使得无线通信的链路预算变得非常复杂，这些都是无线通信链路预算的难点TD-SCDMA

演进过程中业务信道比较TD-SCDMAHSPA无线通信业务信道为专用信道编码调制方式固定

4业务信道为共享信道

时域频域进行二维调度自适应编码调制业务信道为共享信道时域内快速调度自适应编码调制无线通信系统网络规划——链路预算业务信道给定带宽、无线通信子帧配置，业务信道覆盖能力随着边缘速率要求的不同而不同在进行覆盖估算时，需要考虑覆盖边缘业务速率要求控制信道不同控制信道的覆盖能力不同，但相对业务信道来说，控制信道覆盖距离是确定的；以所有控制信道中以覆盖距离最小值作为控制信道的覆盖边界； 实际中，考虑在未来一段时间内，业务信道的边缘速率要求，结合控制信道的覆盖能力，综合确定无线通信系统基站的覆盖范围，进行规划。无线通信系统网络规划——链路预算上下行业务信道、控制信道的覆盖能力不同，覆盖能力评估原则：首先，比较上下行控制信道的覆盖能力，选择较小的路径损耗作为控制信道覆盖能力在控制信道覆盖能力下，比较上下行在不同天线配置下所能达到的业务速率无线通信系统网络规划——链路预算密集城区一般城区郊区8天线Link

Budget

(dB)126.25126.25128.55Cell

Radius

(m)315.58384.911010.38下行边缘速率kbps1560上行边缘速率kbps2702天线Link

Budget

(dB)119.97119.97122.27Cell

Radius

(m)208.23253.97666.67下行边缘速率kbps1100上行边缘速率kbps360在TD-SCDMA网络引入无线通信——覆盖对比上下行控制信道下行链路，PDCCH覆盖受限，PDCCH的覆盖能力与PDCCH配置的CCE聚合度相关；上行链路，覆盖能力与PUCCH、PRACH选用的格式相关，表中给出了解调SINR需求最高的格式下的覆盖能力；需要指出的是，PRACH格式4在1*2天线配置是覆盖最低115dB，但其他格式均高于120dB，实际使用中可以选择不同的格式进行上行接入。在TD-SCDMA网络引入无线通信——覆盖对比上下行业务信道2天线、8天线配置下的覆盖能力优于TD-SCDMA系统；2天线下的下行链路流量性能略优于TD-SCDMAHSDPA业务，上行链路流量性能稍差于TD-SCDMA系统HSUPA业务；8天线配置下无线通信流量性能均大于TD-SCDMA系统。无线通信与TD-SCDMA覆盖对比 无线通信与

TD-SCDMA可以同覆盖组网业务 上行控制信道 下行控制信道 采用8×2天线配置时，无线通信业务信道吞吐量约为HSPA的两倍； 采用2×2天线配置时，无线通信业务信道吞吐量与HSPA基本持平； 采用1*2配置时，无线通信控制信道覆盖与TD-SCDMA系统覆盖能力持平； 采用1*8配置时，无线通信控制信道覆盖远大于TD-SCDMA系统覆盖能力；无线通信下行控制信道中PDCCH受限，但是覆盖能力要比TD的PCCPCH的覆盖能力更好一些；10课程内容无线通信覆盖性能分析无线通信容量性能分析无线通信系统容量&流量系统容量容量——控制信道、业务信道可用的RB资源数目将限制TTI内最大调度用户数目；硬件资源限制将决定小区内的最大激活用户数目；系统流量（系统频谱效率SE、边缘频谱效率ESE）带宽、时隙配比；干扰——载波间干扰、符号间干扰、序列间干扰、小区间同频干扰等等干扰都会带来流量的下降，需要考虑规避措施来降低干扰；多天线技术的使用——多天线收发分集技术、波束赋形技术、双流空分复用技术的使用将带来系统流量上的增益；调度、功控技术——算法优劣将直接影响流量性能无线通信系统理论容量理论容量无线通信系统中，多用户调度共享上下行业务信道进行传输，因此对于不要求GBR和延迟性能的数据业务，理论上系统所支持的用户数目是不受限制的，受限制的是一个TTI内同时得到调度的用户数目。但VOIP业务由于对GBR和延迟参数的要求，因此系统所能够支持的VOIP用户总数受限。同时能够得到调度的用户数目受限于控制信道的可用资源数目，即PDCCH（包含PHICH、PCFICH）信道可用的CCE个数。PHICH，每条占用一个CCE，最多复用8个UE，；PCFICH，指明给定带宽和天线配置下可用的CCE个数PDCCH，一个对称业务的用户需要2条PDCCH，传输上下行调度控制信息在实现中，设备硬件资源、处理能力限制了单小区能够支持的激活用户数。协议要求，在5MHz~20MHz的带宽配置下，要求支持激活用户数>=400/Sector。无线通信系统理论容量最大同时调度用户数设系统最大同时调度用户数为N，以2天线、20M带宽为例，解方程可以计算得到N，如下解方程，取整数得到：N=40个用户；最大40个用户可以同时得到调度。最大VOIP用户数系统支持的VOIP用户数与其占用的RB数目、重传率、激活因子等相关。为每UE分配2RB，激活因子1.0时，VOIP业务的理论容量为320个。通讯无线通信V2.0商用版本单小区20M带宽支持

用户数>=400，RRC连接数>=1200!无线通信系统理论峰值流量Uplink-downlinkconfigurationDownlink-to-UplinkSwitch-pointperiodicitySubframe

number012345678905

msDSUUUDSUUU15

msDSUUDDSUUD25

msDSUDDDSUDD310

msDSUUUDDDDD410

msDSUUDDDDDD510

msDSUDDDDDDD65

msDSUUUDSUUD理论峰值流量估算DL速率=流数*（（配置i的下行子帧数*每子帧传输比特数+Dwpts承载的比特数）/配置i无线帧长）；每子帧传输比特数=带宽内RB数*

（每RB子载波数*（14-控制符号数）-RS数）*

调制阶次*

编码率Dwpts

承载比特数=带宽内RB数*

（每RB子载波数*（特殊子帧承载的下行符号数-控制符号数）-RS数）*

调制阶次*编码率UL速率=配置i上行子帧数*（带宽内RB数*

每RB子载波数*

（14-RS数）*

调制阶次*编码率）/配置i无线帧长；说明：

配置i=0，1，…6；调制阶次：2——QPSK4——16QAM6——64QAM无线通信系统理论峰值流量理论峰值吞吐量计算（以配置1为例）R

B

总数

每R

B

的S

C

数

子帧内符号数

控制符号数

R

S

数

调制阶数

码率=1

0

0

1

2

1

4

2

1

2

6

0

.9

7

1

2

8

0

b

itR

B

总数

每R

B

的S

C

数

D

w

P

T

S

内符号数

控制符号数

R

S

数

调制阶数

码率=1

0

0

1

2

1

4

4

2

8

6

0

.9

4

7

5

2

0

b

itDL

2x2

SM速率=流数x（2x71280+47520）bit/5ms=2x（2x71280+47520）bit/5ms=76.032Mbps无线通信系统不同配置下的峰值吞吐量表格20MHz带宽，特殊子帧配置为：10:2:2通讯无线通信POC

Phase

II

测试成果，2：2配置：

下行峰值流量：76M；上行峰值流量：28M无线通信流量估算----系统仿真爱尔兰法、坎贝尔法由Re包模型衍生出的各种算法无线通信容量估算的方法不能按照R4业务容量估算的方法进行。由于影响容量估算的因素太多，因此不能简单的利用公式来进行计算。通过系统仿真和实测统计数据，可以得到各种无线场景下、网络和UE各种配置下的小区吞吐量和小区边缘吞吐量；在实际规划时，根据规划地的具体情况，查表确定无线通信的容量。影响容量的因素CE

D设备性能

A环境B多天线技术调度算法

干扰消除无线通信流量估算----系统仿真小区频谱效率、边缘频谱效率vs

站间距小区频谱效率、边缘频谱效率vs

用户数(ISD=500m)无线通信系统流量提升调度、HARQSM双流传输高阶调制系统流量（频谱效率）性能提升的两个主要方向第一，降低系统同频干扰；第二，提升传输的信源数据数两个方向互相联系功率配置、功控BeamForming、分集干扰随机化技术ICIC技术无线通信系统流量提升——调度-505101520-310-210-110100SNRBLERAWGN-

ideal

-

1T1R

-

6RB

(

MCS0

->

MCS27)调度：UE根据收到信号的SINR

、信道的秩RI、子带/宽带配置来报告CQI.根据CQI指示选择发送使用的MCS格式，适配信道变化调度与HARQ过程配合，进行良好的无线链路速率匹配，达到每个瞬时的流量最大化！无线通信系统流量提升——调度不同调度算法对系统频谱效率（系统流量）有影响MaxCI算法能使系统频谱效率达到最大化，但会令系统边缘流量为0。PF算法将综合考虑系统流量和边缘流量，实际应用中需要合理配置算法参数，以达到最优性能。根据不同的QOS等级指示（QCI）值，真实的调度算法将引入保证GBR的调度算法，来保证ESE。而PF、MaxCI等基本调度算法可以结合应用场景来设置。无线通信系统流量性能提升——多天线技术eNB采用双极化8天线阵列单流下行UE

2天线接收，上行轮流发射上行eNB8天线接收，下行采用EBB算法实现波束赋形方案一8x2

Beamforming方案二2x2

MIMO同极化的4天线组成某一子阵，即

Ant1~Ant4和Ant5~Ant8分别构成两个子阵子阵内采用广播波束赋形两个子阵间实现MIMO抗干扰能力强边缘用户速率有保障BF与MIMO结合无线通信

系统流量性能提升——多天线技术方案三4x2

MIMO方案四Adaptive

MIMO/BF双极化8天线中

Ant1/Ant4/Ant5/Ant8为间距最大的交叉极化4天线4天线实现MIMO相关性弱有利于实现MIMO自适应切换准则：基于吞吐率最大原则根据信道相关性瞬时值、信干比等信息，分别估算BF和多流MIMO传输方式下各自的瞬时吞吐量，并采用瞬时吞吐量较高的一种方式自适应选择，有利于发挥MIMO/BF性能优势无线通信系统流量性能提升——多天线技术Beamforming小区边缘采用

Beamforming保证业务质量MIMO双极化天线小区内部采用MIMO提升用户数据吞吐量MIMO提高小区内用户吞吐量，Beamforming保证小区边缘用户业务质量无线通信系统流量性能提升——多天线技术多天线技术仿真性能对比2、4天线，单流：闭环precoding，强制单流；双流：闭环precoding，2、4天线实现的2*2MIMO,强制双流；自适应：单双流自适应切换；8天线，单流：Beamforming

单流；自适应：Beamforming单流和8天线2*2MIMO双流之间自适应切换；无线通信系统流量性能提升——ICIC无线通信同频组网时，小区间干扰比较严重，导致位于小区边缘的用户数据吞吐量急剧下降，用户感受差。解决无线通信同频组网干扰问题的重要研究方向小区间干扰协调（ICIC）：通过小区间无线资源的协调使用来控制小区间的干扰。具体而言，小区间协调的方式包括限制哪些时频资源可用，或者在一定的时频资源上限制其发射功率等。中国移动与通讯协同开展小区间干扰协调的研究无线通信同频组网干扰问题小区间干扰协调（ICIC）小区边界干扰严重无线通信同频组网时

小区间干扰比较严重无线通信系统流量性能提升——ICIC典型的下行链路、上行链路ICIC方案下行链路：系统带宽等分为三段，内环每子载波发射功率是外环的1/2。上行链路：系统带宽等分为三段，OC(小区边缘区域)资源首先用于边缘用户的调度，所有边缘用户分配完后，IC资源（小区中心用户）用于中心用户的调度。允许小区边缘用户使用部分IC资源，但对这部分资源的发送功率进行了限制，以降低同频干扰。无线通信系统流量性能提升——ICIC典型的下行链路、上行链路ICIC性能仿真下行链路：外圈用户数（CEU）比例减少，系统频谱效率降低，而边缘频谱效率增加。上行链路：功率配置系数对于ICIC的性能有影响，在适当配置下，上行ICIC算法可以使系统边缘频谱效率提升10%以上，并使系统频谱效率稍有提升。FRCEU

RatioSpectral

Efficiency(bps/Hz)Cell

Edge

SE,

5%

CDF(bps/Hz)SFR65%1.730.032SFR45%1.470.040SFR35%1.340.043ICIC方案SpectrumEffic