G培训之九(UMTS-RF.ppt

1,UMTS RF设计方法,3G培训资料之九,2,内容 Contents,UMTS网络规划介绍 GSM设计与UMTS设计的比较 与网络规划有关的概念 网络规划的原理及原则 UMTS RF设计方法 链路预算 容量分析 无线仿真,3,GSM网络规划： 覆盖及容量（上行链路 ）,Pmax,1 channel,f1,Range,Time,-1个信道是1个时隙 -来自其他用户的干扰是“时间保护”的 -覆盖范围只有最大发射功率决定,-1个用户1个时隙 -容量取决于所提供的最大时隙数（受限于硬件，又叫“硬阻塞”）,覆盖,容量,1 channel,f1,BS Sensitivity,4,UMTS 网络规划： 覆盖及容量（上行链路 ）,-1个信道为1个“码”1 channel is one code -由于“码”的非完美正交性引入了“Interference Margin” Codes not perfectly orthogonal. An Interference Margin added. -覆盖取决于最大功率和干扰电平Range dependent Pmax and I.M.,-容量是可变的，即“Soft”容量 -容量取决于系统的干扰情况 -实践经验，最大小区负荷为75%,覆盖 Range,容量,Pmax,f1,Range,c1,c2,c3,f1,BS Sensitivity-I.M.,覆盖，容量和服务质量（QOS） 是互为相关的！,5,W-CDMA 概念,干扰的两个主要来源： 码的正交性 码用来区分用户 多路径传播时，信号正交性受影响，正交性损失用 表示 正交性的损失导致噪声的增加，这就是“干扰” 发射功率 CDMA系统的功率控制是至关重要的 功率控制的目的是通过适应功率要求来较少扇区内的干扰 上行链路的远近效应,6,W-CDMA概念 W-CDMA,极限容量: W-CDMA系统理论上的最大容量可达到 = 100%的负荷 实际上网络负荷应不超过75% 小区的负荷也可用“Noise Rise”（或“Interference Margin” ）来表示,7,W-CDMA概念 负荷系数,小区的负荷是与干扰有关的 上行负荷 基站接收到的手机信号要满足基站对Eb/No的要求 ，这就决定了上行最大负荷。 下行负荷 手机接收到的基站信号要满足手机对Eb/No的要求 ，这就决定了下行最大负荷。,BS,8,W-CDMA概念 F 因子,F因子定义了来自于本小区手机产生的带内干扰与所有小区的手机所产生的带内干扰的比率。 F因子为一测量所得的综合参数，仿真的结果表明F因子的典型值范围为0.56到0.32。,9,W-CDMA概念软容量,W-CDMA 的容量受干扰（本小区和外小区）的限制 干扰 % 小区负荷 Neighbour Cell less loaded less Interference More Capacity,10,W-CDMA概念 路径损耗,路径损耗是手机和基站之间的信号功率损耗，包括手机和基站的损耗。,MS,路径损耗是通过无线链路预算计算的（上行和下行）。 上行链路预算：在假定基站应接收的既定信号强度时，最大允许路径损耗。 下行链路预算：在假定手机应接收的既定信号强度时，最大允许路径损耗。,11,W-CDMA概念覆盖失败概率及覆盖概率,为什么引入此概念 在整个小区内，信号强度不是恒定的，是由阴影衰落引起的（用对数正态分布表示）,Std Deviation 8 dB for Urban and Dense Urban areas 90% reliability, 10.3 dB of fade margin is required,量化 覆盖概率与网络规划质量有关。 覆盖失败概率定义了不满足指定QoS的概率。,12,W-CDMA 业务的区域分布,Network split into regions of common characteristics: Users Services Radio Environment,13,业务的模型化,Services Web browsing Video E-mail PDA synchronisation Photo - mail MPEG download Digital radio,Requirements Delay throughput QoS Service level,Bearer mapping LCD 64 KBPS LCD 144 KBPS LCD 384 KBPS UDD 32 KBPS UDD 64 KBPS UDD 144 KBPS FACH RACH UDD DSCH,14,无线网络规划原理及原则,定义：无线规划是基于容量，覆盖和质量要求对无线网络能力的最初粗略估算方法。,其核心是基于无线链路预算决定小区范围。,什么是无线网络规划？,15,W-CDMA 覆盖与容量的关系,16,规划准则,17,上行链路 下行链路,“一般原则，覆盖受上行链路约束，而容量是受下行链路约束“,18,UMTS 无线设计方法,19,WCDMA 无线设计步骤,系统设计步骤,无线链路预算及容量估算,传播及覆盖评估,系统仿真研究,高精度,LEVEL 1,LEVEL 2,LEVEL 3,20,Maximum Achievable Service Across the Cell,12.2 kbps,64 kbps,384 kbps,144 kbps,Range decreases,假设 1 承载速率选择,Max n users supported increases,21,基站数量计算方法,通过两种不同的方法计算Node B 的数量： 覆盖分析 容量分析,22,步骤 1 ：无线链路预算 （满足覆盖要求的基站数计算）,满足覆盖要求的所需基站数量：,23,满足容量要求所需的基站数量：,步骤 2：容量估算 （根据容量要求计算基站数量）,24,小区伸缩效果,25,小区伸缩效果,26,UMTS 设计模型组成,Network Costing,CN Dimensioning,AI Dimensioning,Traffic Analysis,UMTS Specifications,Service Analysis,User Mix,Market Data,Technology Assumptions,Geographical Info: Coverage Areas Clutter Types Subscriber Density Max Bearer rates,Total Population, New Subscribers, Average Subscribers per Segment,Service Usage,Dense Urban Urban Suburban Rural,Traffic Mix Per Area Bit Rate Service Type Activity Factor UL/DL Load QoS,27,链路预算 由小区覆盖计算基站数量,28,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/No 产品有关参数 接收机灵敏度 发射机功率,29,接收机灵敏度,灵敏度= kTB + NF + Eb/Nt PG - kT 热噪声电平 dBm/Hz - B WCDMA载频带宽 dBHz 。 - NF 基站的噪声指标。 - Eb/Nt 达到所要求的FER所需的每比特能量与噪声频谱密度的比例 dB。 - PG 处理增益 dB 。,30,影响上行链路覆盖的有关因素,31,步骤 1A：反向链路仿真,Inputs: Uniform Site Placements Uniform Mobile Distribution Uniform Mobile Speed Uniform Propagation Model Same Service Usage Link/System Parameters,Outputs: Eb/Nt Requirement/ UE Speed/ Bearer rate,32,步骤 1B：链路预算分析-地理位置划分,覆盖面积 具有相似特征区域的面积汇总 传播模型 选择最能代表所在区域的传播模型,33,Area 1,Area 2,Area 3,步骤 1B：无线链路预算-覆盖要求,Summing all areas,Coverage Reliability,90% Reliability gives 8 dB of Shadowing STD,34,步骤 1B：无线链路预算- Cost 231 HATA 传播模型,PL = Path Loss in dB R = Cell Range in Km F = Operating Frequency in MHz B = BTS Antenna Height in m M = MTS Antenna Height in m,35,步骤 1B：无线链路预算-小区范围计算,36,Area 1,Area 2,Area 3,步骤 1C: 基站数量计算-基于小区覆盖,37,小结 无线链路预算,无线链路预算只能粗略估算基站数量。 最具可变性的参数是与传播相关的。 多数链路预算传播参数是与厂商和产品技术无关的。 链路预算的参数是与800MHz及1900MHz相同的，虽然有可能数值不同。,38,容量分析 根据容量要求计算基站数量,39,容量分析 上行链路,Load Factor,Noise Rise,Pole Capacity,75%,40,容量分析 下行链路,Load Factor,Noise Rise,41,Noise Raise 百分点,功率控制算法的非精确性使得： Eb/Nt 可用对数正态分布来表示 Noise Rise 也用同样的分布。 百分点表示Noise Raise 达到某一给定小区负荷的机会。,percentile,42,举例说明,98th percentile,50th percentile mean noise rise,9dB,6dB,43,公理 1：“UMTS没有确定的最大小区覆盖，小区覆盖取决于小区负荷的要求”。 公理 2：“在上行方向，规划的限制因素为手机的的发射功率，而在下行方向为基站的发射功率”。 公理 3：“一般来讲，覆盖受上行链路限制，在没有下行发射分集时容量受下行限制。,网络规划之公理,44,无线系统仿真 介绍JUPITER,45,运营商需要以下保证： - 容量 - 覆盖 服务等级 QoS 在积极实施满足覆盖的目标的同时带来收益，并满足近期容量的需求 相对提供业务的总投资，实现最小设备投资,WCDMA 无线网络的展开 WCDMA Radio Network Deployment,Why simulation ?,Simulation de-risks 3G rollout 降低3G实施的风险,46,WCDMA 模拟器 - Jupiter,47,什麽是 Jupiter ?,Jupiter 研发上用于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开发的商用五项网络模拟系统NetPlan中。,48,模拟器的结构示意,49,仿真方法,Reliability Image,Drops,Reliability Computation,50,Jupiter 的输出及结果,Jupiter提供两类输出： 图像 无线传播，软切换状态，前向要求功率，反向要求功率，最佳Ec/Io，手机位置，话务密度分布及Pilot数量等图像。 2. 统计数据 小区统计数据 - 包括Noise Rise ，总的业务信道功率，好的前相链路百分比及好的反向链路百分比，等等。 手机统计数据 包括话音和数据业务的前向帧擦除率(fFER)和反向帧擦除率(rFER) 。,51,Jupiter 无线传播显示,形象化表示某区域的可允许传播损耗。 形象化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。,52,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,53,Jupiter 软切换状态图像,观察软切换区域 可与“导频数量”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。,54,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 用来确认在也趋于最多有来自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,55,Jupiter 前向要求功率图像,显示 维持基站到手机可靠无线连接所需的功率之和 可用来确认是由于需要更大的发射功率还是已超出发射机功放极限功率所导致的覆盖问题 从而确认 发射功率未超出功放极限。,56,Jupiter 反向要求功率图像,显示 手机要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 从而确认不存在手机发射功率不够的问题,57,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,58,Jupiter 业务信道总功率统计数据,希望总的发射功率其余最大允许功率的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,59,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未1%. 对于数据服务期望的FER为5%。,60,Jupiter 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%。,61,系统模拟器小结,优点 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 不足之处 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,62,问题？,63,Contact Details,Asia Pacific Telecom Customer Solution Group Strategic Technology Marketing Beijing, P.R.China Jackey Hou,: +86 (0) 13901034352,: Q,