1、UMTS RF设计方法,摩托罗拉亚太区策略技术市场部,内容,WCDMA无线设计的方针 WCDMA无线设计的过程 覆盖设计 无线链路预算 覆盖设计实例 容量设计 容量分析 容量设计实例 WCDMA无线系统仿真设计介绍,WCDMA无线设计的方针 RF Design Guideline,CDMA 的覆盖 与 系统负荷互相关联,合理设计系统以支持最大限度的系统负荷,轻载网络,过载网络,CDMA 覆盖/容量 与 数码率互相关联,首先确定所需要的数据传输速率,接收灵敏度,Sensitivity = kTB + NF + Eb/Nt PG- kT 为热噪声电平 dBm/Hz- B 为WCDMA载频带宽 dB
2、-Hz- NF 为噪声系数 dB- Eb/Nt 为达到要求的FER所需要的比特信噪比 dB- PG 为处理增益 dB(PGW/R),为达到更高的数据传输速率需要更高的功率。由于基站 LPA的限制，高速数据传输只有在靠近基站的时候才能得到,12.2 kbps,64 kbps,384 kbps,144 kbps,小区覆盖减小,覆盖/容量 vs 数据率,同时支持的用户数增加,CDMA 覆盖/容量 与 干扰相互关联,尽可能地减少干扰,前向链路 导频污染,导频污染是CDMA系统不希望的结果接收到过多的导频信号。良好的CDMA覆盖 = 良好的信号强度 + 良好的 Ec/Io导频污染 = 良好的信号强度 +
3、 差的 Ec/Io 不好的覆盖 导频污染是由以下原因导致的： 不佳的系统设计 不合要求的基站位置复杂的地理环境在只有1-2个基站的现场测试中很难显示导频污染的影响,前向链路导频污染,Ec/Io Plot (RED = poor),覆盖空洞,导频污染,模拟器能帮助预知导频污染地区。最佳的解决方案：良好的系统设计好的站址选择 适当的天线下倾角适当的基站发射功率,站址选择 是 最重要的.,将干扰减至最小 ,增加系统容量增加覆盖范围提高业务质量,保证足够的信号强度 - 在CDMA系统中信号强度和 Ec/Io 是确定良好覆盖的基本因素。 - 在不同的地区信号强度的要求是不同的。一般地，-80dBm 的信
4、号能够提供很好的室外覆盖，但是在密集城区很可能不够。 - 密集城区还有室内穿透要求。室内穿透损耗与建筑物的结构和材料有很大的关系，在地面楼层可能有10到35dB的变化。,站址选择准则,最佳的信噪比 - 尽量减少来自其它基站的干扰 = 对 Analog & GSM 最大数量的频率复用。 = 增加系统容量。 = 对 CDMA 最佳的 Ec/Io。 = 最佳覆盖和系统容量。 - 在平坦的地形条件下，按照蜂窝小区模式放置的基站能够使每一个扇区都获得良好的信噪比，因此依然是首选的方法。,站址选择准则,为平滑切换保证连续的覆盖消除大区式的基站 - 大区式的基站通常天线位置过高， 即使增加天线下倾角，也 难
5、以控制其覆盖范围。 -大区式的基站会对其它基站产生额外的干扰，导致系统容量和话音质量的降低。从最密集的城区开始系统规划 - 城区在电磁波传播、站址选择、基站间距等条件方面通常会有更多的限制因素。实地勘查以便研究实际的传播特性和周边环境必要的传播覆盖仿真,站址选择准则,总结：WCDMA Vs. GSM,WCDMA CDMA 是噪声限制系统 折衷考虑容量、覆盖和质量之间的关系 扩频和数字编码技术实现了 N=1 复用 严格的功率控制保证了容量最大化,GSM GSM 是频谱限制系统 传统的TDMA信道分配确定了容量 适宜的功率控制(最小的干扰), 跳频和微蜂窝能实现更紧密的频率复用，因而提高了系统容量
6、,设计目标：覆盖、容量和质量平衡,总结：WCDMA 无线规划,单频复用，不需要网络规划。 基站“即插即用”！,IS-95 也已经证明这种理解是错误的 增加基础设施投资覆盖空洞，不佳的网络性能只有当话务量增大时才发现设计不充分 - 为时已晚！,仿 真 是 必 需 的,UMTS 无线设计过程 UMTS RF Design Process,WCDMA 无线设计步骤,摩托罗拉的无线设计步骤,无线链路预算 和容量估算,传播覆盖仿真,系统仿真 研究,更高的精度,LEVEL 1,LEVEL 2,LEVEL 3,Level1:无线规划的流程,Level 1: 链路预算 根据要求覆盖的面积计算基站的数量,Sta
7、rt,链路预算分析,链路仿真,B,算基站数量,A,C,1A,1B,1C,输入： 均匀分布的基站位置 均匀的手机分布位置和统一的运动速度 一致的传播模型和多路径模型 均匀话务量 链路级/系统级参数输出： Eb/No的需求值/ 手机运动速度/ 业务,输入： Eb/No要求值/ 业务 地理区域划分 覆盖可靠性 相同的小区负荷(75%等于 6 dB 干扰余量I.M) 穿透损耗 系统/手机/基站参数 传播模型 最大业务速率/地理分区 输出: 小区覆盖范围/ 地理分区,输入: 总面积/地理分区 小区覆盖/ 地理分区输出:基站数量/ 地理分区,Level1: 容量估算 根据容量的要求计算基站的数量和配置,业
8、务的模型化,输入: 地理分区 用户数量 用户增长预测 话务量/ 用户/ BH/ 地理分区 吞吐量/ 业务/地理分区 业务混合比例/地理分区输出t: 总的等效话务量（Erl. 或kbps),基站容量计算,输入: Eb/No要求值/ 业务 承载速率/业务 F因子（I因子和因子） 激活因子 目标干扰余量I.M 处理增益 覆盖可靠性输出: 爱尔兰（kbps）/载频/地理分区,B,改变小区负荷 ？,基站数 (Max),结束,输出: 基站数量 基站配置,计算基站数量,A,C,1D,1E,1F,1G,重复,Level 2: 无线传播覆盖仿真,开始,基于NetPlan传播 覆盖研究,输入： ERP 电子地图
9、基站位置 天线参数 允许的路径损耗输出: 适宜的覆盖,Level 1,检验无线 覆盖状况,初始的允许路径损耗覆盖状况分析调整基站分布调整基站数量 预报调整后的覆盖,2B,修改天线参数,优化地理分区和传播模型,2A,2C,调整基站数量,输出: 新的基站数量 基站配置,结束,2D,2E,Level 3: 系统仿真 (1),开始,确定话务量分布,Level 2,建立用于仿真的路径损耗模型,3D,无线系统相关的仿真输入参数,相邻小区 列表,3C,3A,3B,运行 仿真器,3E,D,E,Level 3: 系统仿真 (2),分析仿真的统计和图像输出结果,对比仿真的覆盖和路径传播损耗覆盖的结果,3F,3H,
10、使用相邻小区列表?,E,D,符合客户设计要求和系统性能要求,No,必要的重复过程,Yes,3G,结束,最终基站数量,3I,Yes,No,输出: 新的基站数量 基站配置 最大话务量 用户数 话务量/BH,UMTS网络设计模式,链路预算 由小区覆盖计算基站数量 Link Budgets Node B counting by Cell Range,影响上行链路覆盖的有关因素,无线链路预算的有关参数,传播有关的参数 建筑物/车辆/身体损耗 基站馈线损耗（跳线，接头，主传输线） 天线增益（基站和手机） 可靠性 阴影衰落补偿 CDMA特有参数 干扰补偿（CDMA载频负荷）Eb/Nt 软切换增益 系统处理增
11、益 产品有关参数 接收机噪声系数（NF） 发射机功率,步骤 1A：链路仿真,输出： Eb/No的需求值/ 手机运动速度/ 业务,平均 Eb/Nt (UL),承载速率,kbps,( 3 km/h),( 120 km/h),12,2,4 dB,5.5 dB,64,0 dB,1 dB,144,-0.8 dB,-0.5 dB,384,-1.4 dB,0 dB,输入： 均匀分布的基站位置 均匀的手机分布位置和一致的运动速度 一致的传播模型和多路径模型 均匀的话务量分布 链路级/系统级参数,步骤1B：链路预算分析-地理分区,Area 1,Area 2,Area 3,区域,郊区,1,52.36,2,33.6
12、4,3,34.41,总面积（平方公里）,120.41,步骤1B：无线链路预算-覆盖要求,同类地理区域汇总,覆盖可靠性,90% 可靠性 vs. STD 为 8 dB对数正态分布,步骤1B: 无线链路预算 Cost 231 HATA 传播模型,PL = 路径损耗dB R = 小区半径Km F = 工作频率MHz B = 基站天线高度m M =手机天线高度m,步骤1B：无线链路预算(反向链路),Area 1,Area 2,Area 3,步骤1C: 基站数量计算-基于小区覆盖,链路预算设计实例 由小区覆盖计算基站数 Example of Link Budgets Node B counting by
13、Cell Range,容量估算 根据容量要求计算基站数量 Capacity Analysis Node B counting by Capacity,上行链路容量分析,小区负荷,Recommended Value,Noise Rise,下行链路容量分析,小区负荷,Noise Rise,业务描述及分析,业务/ 应用: Web browsing Video E-mail PDA synchronisation Photo - mail MPEG download Digital radio,要求: Traffic Usage Delay Throughput QoS Service Level,承
14、载速率对应: AMR 12.2 Kbps LCD 64 Kbps LCD 144 Kbps LCD 384 Kbps UDD 64 Kbps UDD 144 Kbps UDD 384 Kbps,业务描述及分析,话务量分析,Service TypesTraffic UsageSubscribers/ BHErlang Capacity Mbps CapacityTraffic Mix,话务量分析（公式）,容量估算设计实例 根据容量要求计算基站数量 Example of Capacity Analysis Node B counting by Capacity,无线系统仿真 介绍JUPITER R
15、F Simulation Introduction of JUPITER,什麽是 Jupiter ?,Jupiter 用于WCDMA仿真,基于Java的用户服务器应用程序 服务器为Unix平台，完成真正的仿真工作。 用户服务器运行于视窗操作系统（NT或98），并提供仿真初始化和结果分析的图形化人机接口。 Jupiter将会被集成到MOTOROLA开发的商用无线网络模拟系统NetPlan中。,WCDMA仿真器 Jupiter,仿真器的结构示意,仿真方法示意说明,WCDMA 仿真的输入,传播损耗模型 话务分布 用户数和各用户的混合业务比例 基站配置输入 天线详细参数 (架高、增益、方向图) 传输线
16、详细参数 基站噪声指标 功率等级 WCDMA系统指标 目标FER值和outage的标准 速度 激活因子 延时传播信息 手机的最大发射功率级别,仿真器的输出,图像输出： 无线传播覆盖（信号强度） 最好的Ec/Io 手机接收的功率 前向要求的功率 反向要求的功率 软切换状态 导频污染 手机位置，话务密度分布,仿真器的输出,统计输出 与手机相关的统计 每扇区的手机用户数 每扇区的信道数量 每扇区的链接数量 软切换百分比 好的连接的比例 小区的有关统计 小区的噪声提升（Noise Rise） 总的前向发射功率 好的前向链路百分比及好的反向链路百分比,Jupiter 基站位置显示,便于浏览基站位置便于浏
17、览基站的站号(I.D)方便查阅天线的方位可以方便地放大和缩小,Jupiter 手机的位置显示,很方便的显示仿真中的手机位置允许显示覆盖可能有问题的区域内的手机位置提供问题原因的快速查找分析,Jupiter 无线传播的显示,形象化表示某区域的可允许的传播损耗。形象化地表示潜在的覆盖较差的区域。对存在问题的可能原因提供快速直观的分析。快速确认传播损耗在允许值以下。,Jupiter 最佳Ec/Io图像,表示出系统覆盖情况表示出覆盖较差（Ec/Io较小）的区域指出潜在的覆盖问题和其他图像一起使用，来减少覆盖问题。 快速确认Ec/Io至少为12dB,Jupiter 软切换状态图像,观察软切换区域可与“导
18、频数量”图像联合使用，找出导频污染问题。当有3个以上强度相近的导频信号服务于同一区域时会发生导频污染。手机得不到主导信号，而是在这些导频上飘来飘去。导频污染将导致高FER和高掉话。,观察同一区域的导频信号的数量。可与软切换状态图像联合使用找出导频污染问题;用来确认在某一区域最多有来自3个不同基站的3个导频信号，消除导频污染问题。,Jupiter 导频数量图像,Jupiter 前向要求功率图像,显示 维持基站到手机的可靠的无线链接所需的总功率 可用来确认覆盖问题，无论是需要更大的发射功率还是已达到发射机功放极限功率 从而确认 发射功率未超出功放极限。,Jupiter 反向要求功率图像,显示手机要
19、达到基站所需要的发射功率 确定由于手机发射功率不够所带来的覆盖问题确认未达到手机发射的极限,Jupiter Noise Rise统计数据,确认对于75%负荷的系统Noise Rise低于6dB。 用以确认系统负荷状态 低负荷的系统Noise Rise较低 高负荷的系统 Noise Rise较高,Jupiter 业务信道总功率统计,希望维持总要求的发射功率低于最大允许功率的75%。确认在前向链路基站发射功率方面，系统所达到的负荷状态。,Jupiter 前向FER图,前向FER表明了下行链路（从基站到手机）连接质量。对于话音服务期望FER为1%. 对于数据服务期望的FER为5%。,Jupiter
20、反向FER图,反向FER表明了反向链路（从手机到基站）连接的质量对于话音业务，期望FER值为1% 。对于数据业务，期望FER值为5%。,系统模拟器小结,系统设计精确 同时模拟了前向和反向链路 提供详细的仿真结果 输出结果可用于系统实施及系统优化 比预算设计更复杂 从而需要更多的时间和努力来完成 在开始仿真之前需要准备更多的数据和相关资料,无线设计总结,UMTS网络设计要平衡考虑: 覆盖要求 容量要求 质量要求 系统仿真提供了更为精确的设计手段，确保系统覆盖、容量和质量的设计要求。 系统仿真的结果可用于系统实施和系统优化，从而加速网络建设进度,保证了系统建设质量。 4. 根据容量和覆盖要求确定无线设计之后，相关信息将被用于网络部分的规划设计。,问题？Questions?,
