《链路预算经验交流》PPT课件

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1、信 号 衰 减 相 关 信 息 -链 路 预 算CDMA RNONPO, QACC, Alcatel-Lucent2011/11/8 2 介 绍1 介绍 链 路 预 算 是 进 行 通 信 资 源 分 配 的 有 效 工 具 。 链 路 预 算 从 根 本 上 来 说 是 一 个计 算 无 线 覆 盖 范 围 的 等 式 ， 该 等 式 是 一 些 影 响 无 线 链 路 的 增 益 和 损 耗 的 代 数和 。 对 于 反 向 链 路 来 说 ， 该 等 式 估 计 的 是 在 不 同 的 多 址 机 制 下 和 不 同 的 传 播环 境 中 移 动 台 所 能 达 到 的 最 大 覆 盖

2、范 围 。 3 在 评 估 系 统 性 能 时 ， 我 们 所 关 心 的 其 中 一 个 参 数 是 信 噪 比 （ SNR） 。 这 是 因为 在 进 行 基 本 的 系 统 设 计 时 我 们 所 关 心 的 是 如 何 在 可 以 接 受 的 差 错 概 率 下 检测 信 号 。 然 而 对 于 数 字 接 收 机 ， 信 噪 比 一 般 是 用 每 比 特 的 能 量 与 噪 声 功 率 谱密 度 的 比 值 （ Eb/Nt） 来 表 示 。为 了 计 算 方 便 ， 我 们 需 要 区 分 达 到 一 定 的 差 错 概 率 所 需 要 的 Eb/Nt 和 实 际 接收 到 的 E

3、b/Nt， 我 们 把 前 者 记 为 (Eb/Nt)req ， 后 者 记 为 (Eb/Nt)r。 对 于 反 向链 路 来 说 以 分 贝 表 示 的 二 者 之 差 即 为 容 限 参 数 ： 介绍 M (dB) = (Eb/Nt)r - (Eb/Nt)req 4 如 果 M是 正 值 ， 说 明 有 一 定 的 衰 落 和 干 扰 容 限 。 如 果 M是 负 值 ， 说 明 该链 路 不 能 正 常 工 作 。 各 个 系 统 设 计 者 的 设 计 参 数 (Eb/Nt)req可 能 会 不同 ， 因 为 它 们 的 调 制 方 式 、 编 码 方 案 和 分 集 方 式 不 同

4、。 为 了 保 持 正 的容 限 值 ， 我 们 需 要 在 各 个 参 数 间 进 行 折 衷 。但 是 在 系 统 设 计 中 究 竟 需 要 多 大 的 链 路 容 限 还 依 赖 于 链 路 预 算 中 的 各 个参 数 。 如 果 各 个 参 数 都 是 按 照 最 坏 的 情 况 选 择 的 ， 并 且 链 路 的 参 数 中 包含 了 大 量 的 表 征 衰 落 等 的 统 计 变 量 ， 所 需 要 的 链 路 容 限 是 很 小 的 。 链路预算 CDMA链 路 预 算 是 用 来 计 算 基 站 与 手 机 之 间 的 覆 盖 与 性 能 以 保 证 发射 端 与 接 收

5、端 的 链 路 质 量 。 - 用 于 计 算 从 手 机 到 基 站 的 最 大 允 许 路 径 损 耗 (以 dB表 示 )覆 盖 范 围 受 地 貌 影 响 很 大 ， 建 筑 物 反 射 形 成 的 多 径 效 应 导致 不 同 的 路 径 损 耗 - 用 于 计 算 传 播 模 型 中 覆 盖 半 径 和 覆 盖 面 积链 路 预 算 中 3dB的 增 益 会 增 加 40 的 覆 盖 范 围反 向 链 路 预 算 =手 机 发 射 功 率 -人 体 损 耗 -建 筑 物 的 穿 透 损 耗 - 衰 落 余 量 +基 站 接 收 天 线 增 益 馈 线 损 耗 +软 切 换 增 益

6、基 站 接 收 机 灵 敏 度 一个区域的地貌大致分为高密集市区、市区、市郊和乡村四种类型。各种地貌的主要特征可描述如下：楼层高定义密集市区介于10层20层及摩天大楼城中心的密集高层住宅区市区介于5至10层市区内较分散的商业楼、高密度住宅楼、及购物中心市郊介于3至5层城镇区较低的楼层、市郊商业楼及住宅楼 农村1至3层或旷野开阔区域，含分散的住家、农家 设 计 参 数 - 建 筑 物 穿 透 损 耗 设 计 参 数 -建 筑 物 穿 透 损 耗 建 筑 物 的 穿 透 损 耗 (依 据 相 应 的 要 求 改 变 )例 如 , 设 计 参 数 -建 筑 物 穿 透 损 耗车 内 穿 透 损 耗

7、: 6 dB半 郊 区 和 乡 村 （ 相 应 于 低 话 务 密 度 区 ） : 6-10dB 郊 区 （ 相 应 于 中 话 务 密 度 区 ） : 10-15dB高 密 度 市 区 和 市 区 （ 相 应 于 高 话 务 密 度 区 ） ：20-25dB 衰 弱 余 量 标准方差8dB 平 均 覆 盖 半 径 链 路 预 算 覆 盖 半 径 衰 落 余 量5.4dB (75%小 区 边 缘 覆 盖 ) 衰 落 分 布 道 路 覆 盖 + 6db 100% 75% 50% 0%Area=25% 覆 盖 概 率 与 衰 落 余 量 传 播 斜 率 38.4. 75%小 区 边 缘 = 90%

8、区 域 覆 盖 1X话 音 链 路 预 算 -反 向 链 路 图 示 接 收 灵 敏 度-120.8 dBm +4dBREC 软 切 增 益 2 dB +23dBm3 dB 143.5dB 10.3dB 6 dB 天 线 馈 线 衰 落 车 内人 体 衰 落(q) (a)(b)(o)(p)(e)(f)(n)(-m) 接 收 功 能15dBi -2 dB发 射 天 线 增 益 链 路 预 算(c) EVDO链 路 预 算 -反 向 链 路 图 示 （ 9.6k） 接收灵敏度-118.7dBm +4dBREC 软切增益 0dB +23dBm3dB 144.4dB 10.3dB 6dB链路预算天线馈

9、线衰落车内人体衰落(q) (a)(b)(o)(p)(e)(f)(n)(m)接收功能18dBi EVDO反 向 链 路 预 算 1xEV-DO Reverse Link Budget for PCS band Line Item Units 3G1x Voice 9.6 19.2 38.4 76.8 153.6 Comments a Maximum Transmitted power per traffic channel dBm 21 21 21 21 21 21 b Tx Cable, connector, combiner, and body loss dB 2 0 0 0 0 0 No

10、body loss for data c Transmitter Antenna Gain dBi 2 2 2 2 2 2 d Transmitter EIRP per traffic channel dBm 21 23 23 23 23 23 =a+b+c e Receiver Antenna Gain dBi 18 18 18 18 18 18 Assuming 3 sector antennas f Receiver Cable and Connector Losses dB 3 3 3 3 3 3 Typical value g Receiver Noise Figure dB 4 4

11、 4 4 4 4 h Receiver Noise Density dBm/Hz -174 -174 -174 -174 -174 -174 I Receiver Interference Margin dB 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 Assume 72% loading j Total Effective Noise plus Interference Density dBm/Hz -164.5 -164.5 -164.5 -164.5 -164.5 -164.5 =g+h+I k Information Rate (10log(Rb) dB 39.8 39.8 42.

12、8 45.8 48.9 51.9 l Required Eb/Nt dB 4 6 4.5 3.6 3.2 6 m Receiver sensitivity dBm -120.8 -118.7 -117.3 -115.3 -112.8 -108.0 =j+k+l+correction n Soft Hand-off Gain dB 4 4 4 4 4 4 95% area coverage case, only applicable to soft handoff regions o Explicit diversity Gain dB 0 0 0 0 0 0 p Log-normal fade

13、 margin dB 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 assuming 8 dB standard deviation of fading, 90% edge coverage = 95% area coverage q Building/Vehicle Penetration Loss dB 6 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 customer input, 6 here for comparison of in car coverage r Maximum Path Loss w/respect to isotropic antennas dBi 144

14、.5 144.4 143.0 141.0 138.5 133.7 =d-m+e-f+o+n-p-q Traffic Channel Rate 15 CDMA链 路 分 析 举 例2 16 覆 盖 预 测 主 要 是 对 小 区 进 行 链 路 预 算 ， 求 出 允 许 的 最 大 路 径 损 耗 ，套 用 适 用 于 本 规 划 区 的 传 播 模 型 ， 即 可 得 到 小 区 的 最 大 覆 盖 范 围 。 在移 动 通 信 系 统 中 ， 移 动 台 由 于 条 件 的 限 制 ， 发 射 功 率 不 可 能 做 得 很 高， 因 此 ， 通 常 小 区 覆 盖 受 限 于 反 向 链

15、 路 。CDMA链 路 分 析 举 例链 路 运 算 表项 目 前 项 反 向(a0) 每 个 业 务 信 道 平 均发 射 功 率 dBm dBm(a1) 每 个 业 务 信 道 最 大发 射 功 率 dBm dBm(a2) 发 射 机 最 大 总 发 射功 率 dBm dBm (b) 发 射 端 馈 线 、 连 接器 与 合 并 器 等 损 耗 2dBm 2dBm(c) 发 射 天 线 增 益 dBm dBm 17 CDMA链 路 分 析 举 例链 路 运 算 表项 目 前 项 反 向(d1) 每 个 业 务 信 道 的 有效 发 射 功 率 =(a1-b+c) dBm dBm(d2) 发

16、 射 机 有 效 发 射 的总 功 率 = (a2-b+c) dBm dBm(e) 接 收 天 线 增 益 dBm 13 dBi 车 速10 dBi 行 人2 dBi 室 内(f) 接 收 端 电 缆 、 连 接 器与 合 并 器 等 损 耗 dBm 2dBm(g) 接 收 机 噪 声 系 数 5 dB 5 dB (h) 热 噪 声 密 度(H) (线 性 单 位 ) -174 dBm/Hz3.98x10-18 mW/Hz -174 dBm/Hz3.98x10-18 mW/Hz(i) 干 扰 余 量 -174 dBm/Hz3.98x10-18 mW/Hz -174 dBm/Hz3.98x10-

17、18 mW/Hz 18 CDMA链 路 分 析 举 例链 路 运 算 表项 目 前 项 反 向(j) 总 有 效 噪 声 加 干 扰 密度 =g+h+i dBm/Hz dBm/Hz(k) 信 息 速 率 (10 log (Rb) dBHz dBHz(l) Eb/(No+Io) dB dB(m) 接 收 机 灵 敏 度 = (j+k+l)(n) 软 切 换 增 益 dB dB (o) 分 集 增 益 dB dB(o) 其 它 增 益 /损 耗 dB dB(o ) 人 体 损 耗 dB dB(p) 对 数 正 态 衰 落 边 限 dB dB(q) 最 大 路 径 损 耗= d1-m+(e-f)+o

18、+n+o -p dB dB 19 预 算 表 说 明3 20 预 算 表 说 明(a0) 每 信 道 的 平 均 发 射 功 率 (dBm)每 信 道 的 平 均 发 射 功 率 定 义 为 以 最 大 发 射 功 率 发 射 的 整 个 发 射 周 期 上 的 总 发 射 功 率 的 平 均 值 。(a1) 每 业 务 信 道 的 最 大 发 射 功 率 (dBm)每 业 务 信 道 发 射 功 率 定 义 为 对 于 一 个 业 务 信 道 ， 发 射 机 输 出 的 最 大 功 率 。 (a2) 最 大 总 发 射 功 率 (dBm)最 大 总 发 射 功 率 是 发 射 机 输 出 的

19、 所 有 信 道 的 功 率 集 合 的 最 大 值 。 (b) 馈 线 、 连 接 器 和 合 并 器 等 损 耗 （ 发 射 端 ） (dB) 发 射 端 从 发 射 机 输 出 到 天 线 输 入 这 一 段 的 损 耗 值 。(c)发 射 天 线 增 益 (dBi)发 射 端 天 线 的 最 大 增 益 。(d1)每 业 务 信 道 的 有 效 发 射 功 率 (dBm)发 射 机 输 出 的 每 业 务 信 道 最 大 发 射 功 率 （ dBm） 、 发 射 端 系 统 损 耗 (-dB)、 以 及 发 射 天 线 增 益 的 总 和 。(d2)发 射 机 总 有 效 发 射 功

20、率 (dBm)发 射 机 输 出 的 最 大 总 发 射 功 率 （ dBm） 、 发 射 端 系 统 损 耗 (-dB)、 以 及 发 射 天 线 增 益 的 总 和 。(e)接 收 天 线 增 益 (dBi) 接 收 天 线 的 最 大 增 益 。(f)电 缆 、 连 接 器 和 合 并 器 等 损 耗 （ 接 收 端 ） (dB) 接 收 端 从 接 收 天 线 输 出 到 接 收 机 输 入 这 一 段 的 损 耗 值 。 21 预 算 表 说 明(g)接 收 机 噪 声 系 数 (dB) 接 收 系 统 在 接 收 机 处 的 噪 声 系 数 。(h), (H) 热 噪 声 密 度

21、(dBm/Hz) 热 噪 声 密 度 , No, 定 义 为 接 收 机 输 入 端 每 Hz的 噪 声 功 率 。 注 意 ， (h)是 对 数 表 示 的 单 位 ， (H)是 线性 的 单 位 。(i) 干 扰 余 量 (dB)接 收 机 不 仅 存 在 热 噪 声 ， 还 存 在 干 扰 ， 干 扰 余 量 是 由 于 系 统 的 带 内 干 扰 引 起 的 有 效 噪 声 的 增 加。 假 设 系 统 负 荷 因 子 是 （ 前 向 链 路 的 定 义 为 总 发 射 功 率 与 最 大 发 射 功 率 之 比 ， 反 向 链 路 的 定义 为 1-No/(No+Io)， No是 热

22、 噪 声 密 度 ， Io干 扰 密 度 ） ， 那 么 ， 对 于 反 向 链 路 ， 干 扰 余 量=10log1/(1-)。(j)总 有 效 噪 声 加 干 扰 密 度 (dBm/Hz)总 有 效 噪 声 加 干 扰 密 度 (dBm/Hz)是 接 收 机 噪 声 系 数 、 热 噪 声 密 度 和 干 扰 余 量 之 和 ， 也 就 是 j = g+h+I 接 收 机 噪 声 系 数 +热 噪 声 密 度 + Eb/(No+Io) (k)信 息 速 率 (10Log(Rb) (dBHz)信 息 速 率 是 业 务 信 道 的 比 特 速 率 。(l)Eb/(No+Io) (dB)每 信

23、 息 比 特 能 量 与 总 有 效 噪 声 和 干 扰 密 度 之 比 。 Eb/(No+Io) 必 须 满 足 特 定 环 境 下 的 质 量 要 求 。(m)接 收 机 灵 敏 度 (j+k+l) (dBm)为 满 足 要 求 的 Eb/(No+Io)所 需 的 接 收 机 输 入 端 的 信 号 功 率 。 22 预 算 表 说 明(n)软 切 换 增 益 Hand-off Gain/Loss (dB)在 小 区 边 界 进 行 软 切 换 而 获 得 的 增 益 。 假 设 两 个 小 区 的 平 均 路 径 损 耗 相 同 ， 软 切 换 增 益 应 按 50%的阴 影 相 关 性

24、 计 算 出 。(o)分 集 增 益 (dB)采 用 分 集 技 术 带 来 的 增 益 。 分 集 增 益 可 以 根 据 接 收 路 径 的 相 关 性 计 算 出 来 。 注 意 ， 分 集 增 益 不 能计 算 两 次 。 例 如 ： 如 果 分 集 增 益 在 Eb/(No+Io)的 要 求 中 已 经 包 括 了 ， 那 么 这 里 就 不 能 再 加 进 来 。(o) 人 体 损 耗 (dB)人 体 损 耗 是 因 为 人 体 本 身 导 致 的 。 损 耗 。(o)其 它 增 益 (dB)附 加 的 增 益 是 为 今 后 采 用 更 先 进 的 技 术 留 下 的 。 .(p

25、)对 数 正 态 阴 影 边 界 (dB)对 数 正 态 阴 影 边 界 定 义 为 独 立 小 区 的 小 区 边 限 ， 它 是 为 达 到 一 定 的 覆 盖 效 率 而 留 的 ， 由 覆 盖 效 率和 阴 影 衰 落 的 标 准 差 决 定 。 (q)最 大 路 径 损 耗 (dB)最 大 路 径 损 耗 是 小 区 边 界 处 允 许 的 最 大 损 耗 。 = d1-m+(e-f)+o+o+n-o-p =每 业 务 信 道 的 有 效 发 射 功 率 接 收 机 灵 敏 度 +(接 收 天 线 增 益 电 缆 、 连 接 器 和 合 并 器 等 损 耗 )+分集 增 益 +其 它

26、 增 益 +软 切 换 增 益 人 体 损 耗 对 数 正 态 阴 影 边 界 =(发 射 机 最 大 总 发 射 功 率 发 射 端 馈 线 、 连 接 器 与 合 并 器 等 损 耗 +发 射 天 线 增 益 )(接 收 机 噪 声 系 数+热 噪 声 密 度 +干 扰 余 量 +信 息 速 率 +Eb/(No+Io)+(接 收 天 线 增 益 接 收 端 电 缆 、 连 接 器 与 合 并 器等 损 耗 )+分 集 增 益 +其 他 增 益 损 耗 +软 切 换 增 益 人 体 损 耗 对 数 正 态 阴 影 边 界注 意 ， 实 际 计 算 中 ， 还 根 据 室 内 覆 盖 或 车 内 覆 盖 减 去 相 应 的 穿 透 损 耗 。(r) 最 大 范 围 (km)最 大 范 围 根 据 最 大 路 径 损 耗 计 算 出 来 。 23