TD-SCDMA网络仿真参数取值指导书-Atoll(V.doc

TD-SCDMA无线网络仿真参数分析课程目标：l 了解网络仿真中需要用到的参数l 了解参数意义参考资料：l 参考资料1目 录第1章 概述1第2章 功率设置2第3章 解调门限及处理增益3第4章 阴影衰落和室内穿透损耗5第5章 设备硬件参数9第6章 智能天线10第7章 联合检测11第8章 业务码道资源配置12第9章 话务模型13第10章 传播模型15第11章 链路预算16第1章 概述& 知识点l N频点l 仿真参数概述本次仿真设备相关参数均为中兴设备参数，其他为*移动设计院提供，具体如下： 组网形态目前TD组网采用N频点的方式，如5M N频点情况下，每个小区有3个载波，其中一个频点是主载频，其余2个是副载频。TDSCDMA N频点技术的应用可使同一扇区下的多个载波按照一个小区的方式来管理。N频点技术的思想是只在主载波上配置DwPCH 和PCCPCH，这样下行导频和小区广播就不会因载波增加而导致覆盖收缩。N频点组网有助于降低TS0时隙的干扰，提升该时隙的下行覆盖性能。N频点技术的应用可以减少许多小区参数相关的规划工作，比如小区ID、邻区列表、扰码、位置区、路由区等等 仿真参数无线网络详细仿真其实是对网规结果的一个验证和调整的过程。而且仿真是一个静态过程，所以功率、穿透损耗、阴影衰落、话务模型、用户密度和业务属性等的是仿真中至关重要的参数。第2章 功率设置& 知识点l 公共信道功率l 业务信道功率TD-SCDMA中的功率主要包括PCCPCH的发射功率，DWPCH发射功率，小区的总发射功率，载波的发射功率和各种业务的发射功率。功率的设置要考虑到上下行的覆盖平衡。TD-SCDMA覆盖种类较多，主要有PCCPCH的覆盖，DWPCH的覆盖，各种业务的上下行覆盖。为了达到覆盖的平衡，中兴在外场积累了很多经验，定标了一套参数。在仿真软件中按照实际参数设置进行仿真，从而最大限度的模拟实际网络。表 21 功率配置表功率分类功率取值单载波功率功率(dBm)37.3（3载波时）/34.2（6载波时）PCCPCH功率(dBm)35（一般郊区）/33（密集）DwPTS功率(dBm)一般同PCCSCCPCH功率(dBm)34.7PRACH功率(dBm)24PICH功率(dBm)30FPACH功率(dBm)30业务单码道功率偏置（相对单码道PCCPCH）-18 +1业务信道功率的具体取值：业务功率(dBm)CS12.2kbpsCS64kbpsPS64/64kbpsPS64/128kbpsPS64/384kbpsMAXMINMAXMINMAXMINMAXMINMAXMIN3载波361737233723372337266载波31153421342134213424第3章 解调门限及处理增益& 知识点l 公共信道解调门限l 业务信道解调门限中兴公司采用3GPP 25.943 推荐的 COST259 信道模型（TU/RA/HT三类信道条件）仿真得到的链路性能用以指导网络规划和组网性能测试验证。下表给出的各种业务的解调门限要求是根据链路仿真及外场实际情况得到的。Atoll中，需要输入表 31 公共信道解调门限密集、一般城区TU3km/h郊区TU50km/h农村P-CCPCHC/I-3.8-5.9-1.4SIR8.26.110.6Eb/N09.87.712.2S-CCPCHC/I-3.1-5.10SIR8.96.912Eb/N010.038.0313.13DwPTSC/I-5.5-7.5-3.5表 32 业务信道解调门限Eb/N0上行下行BLER密集、一般城区TU3km/h郊区TU50km/h 农村RA120km/h 密集、一般城区TU3km/h郊区TU50km/h 农村RA120km/h CS12.20.019.4210.5211.929.9211.0212.42CS64k0.00110.6211.3213.5211.1511.8514.05PS64/640.057.028.7210.527.559.2511.05PS64/1280.057.028.7210.529.079.8712.37PS64/3840.057.028.7210.5210.0710.8713.37表 33 处理增益每个业务处理增益上行下行CS12.210.6210.62CS64k3.423.42PS64/643.423.42PS64/1283.420.41PS64/3843.420.41PCCPCH10.6第4章 业务码道资源配置& 知识点l 业务资源占用l 业务人体损耗业务信道的码道和扩频因子的配置如下表所示。表 41 业务资源占用上行码道需求上行扩频因子下行码道需求下行扩频因子CS12.2k1SF82SF16CS64k1SF28SF16PS64k1SF28SF16PS128k1SF216SF16PS384k1SF244SF16对手持机，当位于使用者的腰部或肩部时，接收的信号比天线离开人体几个波长时要低，一般语音业务取3dB，数据业务取0dB。第5章 阴影衰落和室内穿透损耗& 知识点l 阴影衰落意义及取值l 穿透损耗设置5.1 阴影衰落余量衰落余量是充分考虑了信道衰落变化的情况，为保证小区中通讯的一定可靠性而预留的量。它是与一定的小区边缘通信概率要求相对应的。在无线空间传播中，对于任何一个给定的距离，路径损耗是变化的，可以看作是符合对数正态分布的随机变量。在传播模型中我们考虑的都是路径损耗中值，因此如果按照平均路径损耗来设计网络，则小区边界上的点的损耗值有50的概率会大于路径损耗中值，而另50%的概率会小于该中值，即小区的边缘覆盖概率只有50。为了提高小区的覆盖率，需要预先留出衰落余量。下面以满足75的边缘覆盖概率为例加以解释：假定传播损耗随机变量为，则是dB上的高斯分布，设其均值为m，标准差为，对应的概率分布函数为函数。设定一个损耗门限，当传播损耗大于该门限时，信号强度便达不到满足预期服务质量的解调要求，则在小区边缘，满足75的边缘覆盖概率可以表示为：对于户外环境，标准差常取8dB（对不同的地理环境对应的标准差是不一样的，如果建筑物密集该值会大于8dB,地形开阔该值会小于8dB。目前大多数文章中该数值取的8dB，此处我们也取8dB）。则可得到对应75的边缘覆盖概率（通信率）的余量值 图51 衰落余量示意图概率分布函数图52 衰落余量示意图概率密度函数上面的图1和图2就表示为了保证75%的边缘覆盖概率就需在设计网络时留出5.4dB的余量。依此类推，如果要求90的边缘覆盖率，可算出需要留出10.3dB的衰落余量。不同的边缘覆盖概率与面积覆盖概率率在一定的条件下有一一对应的关系仿真时，推荐各类城区环境单独仿真，下面为推荐的取值，一般软件中可以按照clutter进行设置，详见5.2。表 51 整体取值密集城区一般城区郊区农村区域覆盖概率95%95%90%90%边缘覆盖概率88%88%75%71%阴影衰落标准差(dB)101086阴影衰落余量(dB)11.611.65.43.45.2 穿透损耗建筑物的穿透损耗（BPL，Building Penetration Loss）与具体的建筑物类型、电波入射角度等因素有关。在链路预算中假设穿透损耗服从对数正态分布，用穿透损耗均值及标准差描述。通过测量，2GHz频段穿透损耗在不同介质时的参考值如Error! Reference source not found.5所示：表 52 2GHz频段穿透损耗参考值材料类型损耗普通砖混隔墙（ 30 cm）1015dB混凝土墙体2030dB混凝土楼板2530dB天花板管道18dB电梯箱体轿顶30dB木质家具36dB玻璃58dB5.3 穿透损耗阴影衰落推荐取值表 53 中兴推荐取值Clutter建筑物穿透损失阴影衰落标准差边缘覆盖概率权重open780.751sea380.751inlandwater380.755residantial10100.8815meanurban7100.8820denseurban7100.8830building15100.88100village780.7515industial1080.7550openinurban7100.888forest880.7510park580.7515denseurbanhigh20100.88100blockbuildings15100.8880denseblockbuild15100.881005.4 说明设置的一般原则：a. 基于 Clutter Class 的模型标准方差一般要设置，否则所有的 Prediction 和 Simulation 都会偏乐观；b. 边缘覆盖概率根据场景要求进行设置（所以 Prediction 最好按场景划分 Computer Zone 之后分开做）；第6章 设备硬件参数& 知识点l 设备性能参数 接收机输出的信噪比不但与噪声功率有关，还与输入信号的信噪比有关。一般系统中都用噪声系数（NoiseFigure）来表示系统的噪声性能。噪声系数通常被定义为网络输入端信号信噪比和网络输出端的信号信噪比之间的关系，值越小，说明该系统硬件的噪声控制越好。中兴TD-SCDMA基站设备经过测试噪声系数为3.5dB。NODEB的灵敏度可以概括为KTB+NF的公式来表示，前者是热噪声的含义，后者是噪声系数。根据两个公式计算得到基站接收机灵敏度-109dBm。终端最大发射功率24 dBm，最小发射功率-49 dBm，噪声系数取7dB。对于基站邻道邻道泄漏比ACLR，他是衡量发射机性能的指标。表 61 NodeB设备参数参数接收机灵敏度噪声系数UE最大发射功率UE最小发射功率ACS主ACLR次ACLR取值-109dBm3.5dB24 dBm-49 dBm33dB40dB45dB第7章 智能天线& 知识点l 智能天线TD-SCDMA系统采用智能天线系统，智能天线给系统带来了赋形增益。天线阵列增益为15dbi，广播信道水平3dB波瓣宽度有30度、65度、90度和120度等。目前的智能天线的算法一般为GOB算法，GOB算法又称为波束扫描法，适用于波束转换天线，利用信道的空域参数，使基站实现下行指向性发射，利用上行信道信息，选择DOA估计算法，估计出用户的到达角度，将方向图的主瓣指向用户方向。从而提高用户的信噪比。此算法必须要求天线的方向图是预置的。下面给出广播信道和业务信道的水平面和垂直面示例。8阵元65度广播波束图如下。广播信道的水平面和垂直面：某一业务波束的水平面和垂直面：第8章 联合检测& 知识点l 联合检测因子联合检测技术是多用户检测（Multi-user Detection）技术的一种。CDMA系统中多个用户的信号在时域和频域上是混叠的，接收时需要在数字域上用一定的信号分离方法把各个用户的信号分离开来。信号分离的方法大致可以分为单用户检测和多用户检测技术两种。在仿真中，只能通过统一设定一个联合检测因子来模拟联合检测。推荐： 上/下行0.85 / 0.8第9章 话务模型& 知识点l 语音话务模型l PS话务模型9.1 话务模型9.1.1 语音话务模型语音业务话务模型主要有以下指标： 平均业务会话时长：指用户每次业务的持续时间的统计平均，单位：秒； 忙时平均会话次数：指在话务忙时，开通该业务的用户每小时发生该类业务的会话次数的统计平均； 用户平均话务量：=平均业务会话时长忙时会话次数/3600，单位：Erlang； 激活因子：激活因子 = 实际业务平均速率 / 传输信道速率。例如一般语音的平均速率为6kbps，则激活因子=6/12.2=50%；9.1.2 数据话务模型数据话务模型与语音话务模型有明显的不同，主要参数指标如下： Packet size：该PS业务的每个传送数据包的大小，单位：byte； 下行单次业务平均流量：每次业务下行数据流量，单位：kbyte； BHSA：忙时业务发生次数； 忙时单用户下行数据吞吐速率：忙时单用户下行数据吞吐速率下行单次业务平均流量BHSA10008/3600，单位：bps； 业务速率：业务承载信道的传输速率，单位：bps； 传输效率因子：对于数据业务，来自于数据源的数据经过多层封装最终到达空中接口传输，数据流实际上经过了TCP/UDP，IP，RLC，PHY等多层的封装，在每一层上都会存在额外的协议开销。一些质量控制机制，也会带来数据传输效率的降低。由于无线网络的规划，优化取决于最终的空中接口流量，因此在建立模型时需要考虑传输效率。数据业务的传输效率因子 = TCP/UDPIPRLCPHY；其中表示额外的协议开销； 激活因子：数据业务的扩展激活因子接近1； 平衡因子：平衡因子上行业务平均速率/下行业务平均速率，对于数据业务来说平衡因子一般1。9.2 某地区话务模型业务模型按照终端用户话音用户忙时话务量0.02Erl/用户，终端用户可视电话业务用户忙时话务量0.001Erl/用户，数据卡用户忙时数据流量1kbps/用户（注：终端用户产生的数据业务量包含在数据卡1 kbps/用户的流量中）,同时数据业务上下行比例为1：4，数据业务各类承载的比例为PS64:PS128:PS384=6:3:1。计算得到各种承载数据如下表：12.2KCS64KPS64KPS128KPS384K呼叫次数/小时0.40.03360036003600通话时长（秒）180120上行数据流量(kb/会话)0.120.060.02下行数据流量(kb/会话)0.480.240.08渗透率100%100%100%100%100%9.3 推荐话务模型以下为中兴通讯推荐模型：9.4 注意注：现有的软件中有的是直接输入Kbytes格式单话务，有的是直接输入kbit的，所以，要注意两者之间的差异。设置的是UL Volume(Kbytes)，如果给定的参数为kb/session，则需要将kb/session转化为Kbytes，如9-1中表值转化后为9-2中的情况：表 91 kb单位的话务模型12.2KCS64KPS64KPS128KPS384K呼叫次数/小时0.40.03360036003600通话时长（秒）180120上行数据流量(kb/会话)0.120.060.02下行数据流量(kb/会话)0.480.240.08表 92 kbytes单位的话务模型12.2KCS64KPS64KPS128KPS384K呼叫次数/小时0.40.03360036003600通话时长（秒）180120上行数据流量UL Volume(Kbytes)0.0150.00750.0025下行数据流量DL Volume(Kbytes)0.060.030.01第10章 传播模型& 知识点l 传播模型l10.1 模型参数中兴推荐在所有的通信传播环境当中，无线通信环境是最恶劣的、也是最复杂的，除了自由空间的路径损耗以外，还要受到慢衰落和多径传播的影响，从而造成空间选择性衰落、时间选择性衰落和频率选择性衰落等情况，使上下行的接收信号质量大大劣化。因此，在无线网络设计中，传播模型的选择和校正是进行覆盖规模估算和仿真的基础。以下为示例传播模型区域K1K2K3K4K5K6穿透损耗（可调）站高(m)半径(km)高档密集商务区161.5644.900-13.8-6.5522350.22 一类密集城区161.5647.0200-13.8-6.5520350.28 二类密集城区157.6845.1100-13.8-6.5519350.35 一类一般城区156.8239.8700-13.8-6.5515350.43 二类一般城区154.4239.4200-13.8-6.5515350.51 郊区151.838.100-13.8-6.5512401.22 10.2 注意clutter offset另外，clutter offset如果局方给定并且给定的地物种类于我们仿真使用地图的地物种类一致，要设置clutter offset，如果不一致要说明并进行沟通。如果clutter offset不明确，建议都设置为0。注意郊区：郊区半径1.22km是在CS64k情况下得到的。如果局方提供，拿到传播模型后要带入链路预算，看得到的半径是否与我们的设备能力相差不大。第11章 链路预算