电信培训-CDMAX覆盖容量规划.ppt

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1、中国电信浙江分公司无线网络规划和优化培训之CDMA2000 1X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

2、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 CDMA 1X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,Soft Handoff GainClutter LossBody Loss,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

3、,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 Voice Service 9.6kbps PDS:1X/2X/4X/8X16X CDS:14.4kbps 背景噪声 主要为热噪

4、声 10lg(KTB)K=1.38X10-23J/K 波尔兹曼常数 T：开氏温度，常温为 290 K B：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,

5、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(KTW)+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

6、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

7、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515dB；车体损耗610dB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

8、荷对应不同的干扰上升,技术体制参数,反向链路干扰余量（Interference Margin）,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 0.5-1.5 dB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_

9、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.all

10、owable Path loss），站点数量接近原来的一半；不同的RF环境，结果会有所差异。,Max allowable Path loss与Site数量关系,假设条件：COST 231 HATASuburban Model 1900MHz 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CDMA2000 1X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

11、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

12、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

13、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 CDMA 1x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,CDMA 1X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

14、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CDMA 1X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Iot

15、her 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

16、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 CDMA 1x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CDMA 1x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

17、.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,NMX,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,CDMA 1x极限容量模型,假设网络只有两种业务，9.6kbps Voice Service和38.4kbps的Packet Data Service。,CDMA 1x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

18、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12.5dB；：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）,CDMA 1x反向软阻塞容量模型,CDMA 1x系统软容量特性,软阻塞：基站有足够的信道可用，但为了

19、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 CDMA 1x系统容量随环境变化而发生波动,CDMA 1x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CDMA 1x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

20、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Erlang B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 CDMA 1x容量规划,前向容量模型,前向容量分析,

21、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,CDMA 1x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

22、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CDMA 1x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，CDMA 1x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，CDMA 1x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

23、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 CDMA 1x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/B

24、SC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

25、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 1024 bps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

26、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1:4CDMA 1X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%+143.4*2%=92.9bps,混合业务的用户如何计算？,扇区载频反向吞吐量分析,分别计算出纯话音、纯分组、纯电路域业务单扇区的吞吐量计算混合扇区吞吐量计算混合业务单BTS吞吐量（在特定建网要求下）,注意：要将混合用户的百

27、分比转化为相应各类纯业务用户百分比单扇区容量计算时要设置相对应的参数,混合扇区反向吞吐量 T celli P celliT celli：扇区纯业务吞吐量；P celli：纯业务占百分比（包括混合业务用户）,混合扇区吞吐量计算分析,混合扇区吞吐量 101.2*90%+158*8%+77.6*2%=105.27 kbps 混合单BTS吞吐量 混合扇区吞吐量扇区因子 如：S111 102.272.55=268.44kbps 单BTS可承载用户数 混合单BTS吞吐量/每用户平均吞吐量 如：S111 268.441024/92.9=2958网络需要BTS数 网络总用户数/单BTS可承载用户数计算特定吞吐

28、量下单个TRX是否出现Walsh码受限 每个激活态话音用户、电路域用户占用一个64阶Walsh码，分组数据业务根据所分配的下载率等级配置不同长度的Walsh码,注意：1kbps 1024 bps计算出忙时单TRX同时激活的用户数检查单TRX的Walsh码是否满足忙时激活用户的需求,CE资源特性,BTS反向信道资源规划（CE配置）,BTS信道资源规划（CE配置）,按前向进行信道配置基本算法与反向基本一样，只有以下区别：由于前向每个CE解调的FCH和SCH都是9.6K，所以前向数据业务资源解调率为1公共信道资源：反向1个，前向需要3个反向1个是为反向接入信道配置，如果以后有了反向公共信道，则需要再加一个CE资源，反向导频信道不占用信道CE资源前向3个CE是为导频、同步、寻呼信道配置，如果前向有了快速寻呼信道，还需要再增加CE资源 BSC的CE计算简单为各个BTS CE相加,68,谢 谢 大 家,中国电信浙江分公司无线网络规划和优化培训之CDMA2000 1X覆盖、容量规划,