王国童 王亚峰 wgt98102@163.com wangyf@bupt.edu.cn cdma 2000 1x 链路预算 王国童 王亚峰 wgt98102@163.com wangyf@bupt.edu.cn.

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1 王国童 王亚峰 wgt98102@163.com wangyf@bupt.edu.cn
cdma x 链路预算 王国童 王亚峰

2 BUPT Radio Communication Center
提纲 链路预算简介 传播模型 自由空间路径损耗 Egli模型 Hata模型 Okumura-Hata模型 COST-231 Hata模型 BUPT Radio Communication Center

3 BUPT Radio Communication Center
提纲 传播模型 COST 231-WI模型 LEE宏蜂窝模型 LEE微蜂窝模型 传播损耗 边缘覆盖率 区域覆盖率 BUPT Radio Communication Center

4 BUPT Radio Communication Center
链路预算简介 分析收发信机之间无线通信链路的各种增益和损耗情况 使用一定的传播模型，计算最大允许路径损耗MAPL(Maximum Allowable Path Loss)，估算各种地形区域的小区覆盖范围，进而得到所需的小区数量 为有效分配无线资源、合理进行网络规划提供依据，是有效分配系统资源的一种解析方法 BUPT Radio Communication Center

5 BUPT Radio Communication Center
链路预算简介 反向链路预算 确定最大允许路径损耗，以保证基站的接收信号有足够的强度，从而得到话音和不同速率数据的覆盖范围 前向链路预算 对话音来说，保证基站有足够的功率来支持在反向链路所定出的覆盖范围内的通话 对数据来说，保证基站有足够的功率来支持FCH和SCH BUPT Radio Communication Center

6 BUPT Radio Communication Center
自由空间路径损耗 这是理想情况下的路径损耗 L(dB)= logf(MHz)+20logr(km) f =工作频率 r =收、发天线之间的距离 可见，自由空间损耗和距离r成平方关系，和频率f也成平方关系 BUPT Radio Communication Center

7 BUPT Radio Communication Center
Egli 模型（一） 经验公式 L (dB) =88+20logf (MHz)–20loghb(m) –20loghm(m) +40logr(km)–CT f =工作频率 hb =基站天线高度 hm =移动台天线高度 r =收、发天线之间的距离 CT =地形校正因子 BUPT Radio Communication Center

8 BUPT Radio Communication Center
Egli 模型（二） 适用范围 地形起伏高度不超过15m时， CT =0 地形起伏高度超过15m时，应使用地形校正因子CT 适用频率范围为40-450MHz BUPT Radio Communication Center

9 BUPT Radio Communication Center
Hata模型 Hata模型是一种广泛使用的传播模型，适用于宏蜂窝（小区半径大于1公里）的路径损耗预测 根据应用频率不同，Hata模型分为 Okumura-Hata模型 适用的频率范围为150MHz到1500MHz，主要用于900MHz COST-231 Hata模型 COST-231工作委员会提出的将频率扩展到2GHz的Hata模型扩展版本 BUPT Radio Communication Center

10 BUPT Radio Communication Center
Okumura-Hata模型（一） 经验公式 L (dB) = logf (MHz)– 13.82loghb (m) – a(hm)(dB) +(44.9 – 6.55loghb(m))logr(km) + Ccell f =频率 L =路径损耗 r =收、发天线之间的距离 hb =基站天线有效高度，定义为基站天线实际海拔高度与基站沿传播方向实际距离内的平均地面海拔高度之差 a(hm) =移动台天线的校正因子 Ccell =小区类型校正因子 BUPT Radio Communication Center

11 BUPT Radio Communication Center
Okumura-Hata模型（二） a(hm)按照以下公式计算 中小城市 a(hm)(dB) = (1.1logf(MHz)– 0.7)hm(m)– (1.56logf(MHz) – 0.8) 大城市、郊区、农村 a(hm) (dB) =8.29(log1.54hm (m))2 – 1.1 f≤300MHz a(hm) (dB) =3.2(log11.75hm (m))2 – f≥300MHz BUPT Radio Communication Center

12 BUPT Radio Communication Center
Okumura-Hata模型（三） Ccell的计算 保证Okumura-Hata模型有效的参数范围是 150≤ f ≤1500MHz 30 ≤ hb ≤200m 1 ≤ hm ≤ 10m 1 ≤ r ≤ 20km BUPT Radio Communication Center

13 BUPT Radio Communication Center
Okumura-Hata模型（四） 由以上可得下表 L =路径损耗(dB) F =工作频率(MHz) Hb =基站天线有效高度(m) Hm =移动台天线有效高度(m) R =和基站的距离(km) 地区类型 F Hb Hm 计算公式 大城市 800 30 1.5 L= logR 中小城市 L= logR 郊区 40 L= logR 农村 50 L= logR BUPT Radio Communication Center

14 BUPT Radio Communication Center
COST-231 Hata模型（一） 经验公式 L (dB) = logf (MHz)– 13.82loghb (m) – a(hm)(dB) +(44.9 – 6.55loghb(m))logr(km) + Ccell +CM CM：大城市中心校正因子 其余参数同Okumura-Hata模型 BUPT Radio Communication Center

15 BUPT Radio Communication Center
COST-231 Hata模型（二） 适用范围 1500≤ f ≤2000MHz 30 ≤ hb ≤200m ≤ hm ≤ 10m ≤ r ≤ 20km BUPT Radio Communication Center

16 BUPT Radio Communication Center
COST 231-WI模型（一） COST 231-WI模型广泛用于建筑物高度近似一致的郊区和城区环境 COST 231-WI模型分视距传播（LOS）和非视距传播（NLOS），两种情况近计算路径损耗 视距传播的路径损耗 LLOS (dB)= logf(MHz)+20logr(km) BUPT Radio Communication Center

17 BUPT Radio Communication Center
COST 231-WI模型（二） 非视距传播所用到的参数如下图所示，具体为： hb(m) =基站天线高出地面的高度 hm (m) =移动台天线高度 hB (m) =建筑物屋顶高度 Δhb (m) = hb - hB =基站天线高出建筑物屋顶的高度 Δhm (m) = hB - hm =移动台天线低于建筑物屋顶的高度 b (m) =建筑物间隔 w (m) =街道宽度 BUPT Radio Communication Center

18 BUPT Radio Communication Center
COST 231-WI模型（三） φ=街区轴线和连结发射机和接收机天线的夹角 hb 基站天线 建筑物 w b hB r hm 街面 移动台天线 BUPT Radio Communication Center

19 BUPT Radio Communication Center
COST 231-WI模型（四） 非视距传播的路径损耗 Lfs = 自由空间损耗= logf(MHz)+20logr(km) Lrts = 从屋顶到街面的衍射和散射损耗 Lmsd = 多遮蔽物衍射损耗 BUPT Radio Communication Center

20 BUPT Radio Communication Center
COST 231-WI模型（五） Lrts的计算公式 Lrts (dB) = – 16.9 – 10logw + 10logf (MHz) + 20logΔhm+Lori 其中， Lori是定向损耗 BUPT Radio Communication Center

21 BUPT Radio Communication Center
COST 231-WI模型（六） Lmsd的计算公式 Lmsd (dB) = Lbsh + ka+ kr10logr (km)+ kf10logf (MHz) – 9logb 其中 BUPT Radio Communication Center

22 BUPT Radio Communication Center
COST 231-WI模型（七） Ka的计算公式 Kr的计算公式 BUPT Radio Communication Center

23 BUPT Radio Communication Center
COST 231-WI模型（八） Kf的计算公式 适用范围 800 ≤ f ≤2000MHz ≤ hb ≤50m ≤ hm ≤3m 0.02 ≤ r ≤ 5km BUPT Radio Communication Center

24 BUPT Radio Communication Center
LEE宏蜂窝模型（一） 影响接收信号大小的因素 人为建筑物 地形地貌 LEE模型首先只考虑建筑物的影响，再考虑地形地貌的影响 LEE模型将地形地貌的影响分为 无阻挡的情况 有阻挡的情况 水面反射的情况 BUPT Radio Communication Center

25 BUPT Radio Communication Center
LEE宏蜂窝模型（二） 人为建筑物对接收功率的影响 Pr (W) =接收功率 r (km) =收发天线之间的水平距离 γ =距离衰减因子 Pr1 (W) =特定城市中，实测使用的基站天线为半波长天线，高为x米，发射功率为y瓦时，1公里处的接收功率  0 =修正因子，实际使用天线与上述标准天线不同时的修正 BUPT Radio Communication Center

26 BUPT Radio Communication Center
LEE宏蜂窝模型（三） 无阻挡情况的路径损耗 h’b=基站天线有效高度 hb =基站天线实际高度 r0 =1公里 f0 =850MHz BUPT Radio Communication Center

27 BUPT Radio Communication Center
LEE宏蜂窝模型（四） hbREF=测量Pr1时的基站天线高度 PtREF=测量Pr1时的基站发射功率 GtREF=测量Pr1时的基站天线增益 L(v) =衍射损耗 BUPT Radio Communication Center

28 BUPT Radio Communication Center
LEE宏蜂窝模型（五） 有阻挡情况下的路径损耗 BUPT Radio Communication Center

29 BUPT Radio Communication Center
LEE宏蜂窝模型（六） 水面反射情况下，接收功率 Pr =发射功率 gm =移动台天线增益 gt =基站天线增益 λ =波长  =通信环境引起的衰减因子（0 ≤ ≤1） =1时，路径损耗为 BUPT Radio Communication Center

30 BUPT Radio Communication Center
LEE微蜂窝模型 LEE微蜂窝小区的路径损耗 其中 LB =街区引入的损耗 ht、hr=基站、移动台天线的有效高度 BUPT Radio Communication Center

31 BUPT Radio Communication Center
传播损耗（一） 理论和实际都表明，路径损耗可以表示为[3] γ =路径损耗指数，一般取4 r0 =参考距离 PL(r) =在距离为r处的路径损耗 PL(r0)=在参考距离处的路径损耗 BUPT Radio Communication Center

32 BUPT Radio Communication Center
传播损耗（二） 考虑阴影衰落，则上式变为 ξ(dB)服从正态分布，均值为零，标准差为σ 接收功率Prec 显然，接收功率也服从对数正态分布 BUPT Radio Communication Center

33 BUPT Radio Communication Center
边缘覆盖率（一） 通信概率指的是MS在无线覆盖区域边缘（或区内）通信时信号质量达到规定要求的成功概率 边缘覆盖率 在半径为R的覆盖区域边缘上接收到的信号功率x大于接收机灵敏度Pmin的概率 BUPT Radio Communication Center

34 BUPT Radio Communication Center
边缘覆盖率（二） 接收信号功率x 显然，x[dBm]是一个随机变量，服从正态分布 其均值 标准差为σ 则x的概率密度函数f(x) BUPT Radio Communication Center

35 BUPT Radio Communication Center
边缘覆盖率（三） 边缘覆盖率 可见，存在阴影衰落的时候，需要留出一定的余量，以保证一定的覆盖率，它是边缘覆盖率和阴影衰落标准差的函数 BUPT Radio Communication Center

36 BUPT Radio Communication Center
区域覆盖率（一） 在半径为R的区域内，有效覆盖区（可通信区）的面积为S 区域覆盖率[3] BUPT Radio Communication Center

37 BUPT Radio Communication Center
区域覆盖率（二） 其中 给定γ和σ ，求出边缘覆盖率，便可确定相应的区域覆盖率 BUPT Radio Communication Center

38 反向链路预算

39 BUPT Radio Communication Center
提纲 确定预算参数 接收机灵敏度 干扰余量 衰落余量 软切换增益 确定最大允许路径损耗MAPL 覆盖范围 小区个数 反向链路预算举例 BUPT Radio Communication Center

40 BUPT Radio Communication Center
链路预算参数 发射机参数 接收机参数 各类增益与损耗余量的估计值 以及一些系统参数，包括信息速率R、系统带宽W等 BUPT Radio Communication Center

41 BUPT Radio Communication Center
发射机参数 （a）每业务信道最大发射功率[dBm] （b）传输馈线、接头、混合器以及人体损耗（数据用 户没有人体损耗）[dB] （c）发射天线增益[dBi] （d）每业务信道有效全向发射功率EIRP(effective isotropic radiated power)[dBm] d=a–b+c BUPT Radio Communication Center

42 BUPT Radio Communication Center
接收机参数 （e）接收天线增益[dBi] （f）接收机馈线以及接头损耗[dB] （g）接收机噪声系数[dB] （h）接收机噪声密度[dBm/Hz] （i）接收机干扰余量[dB] BUPT Radio Communication Center

43 BUPT Radio Communication Center
接收机参数 （j）有效噪声干扰密度[dBm/Hz] j=g+h+i （k）所需的能噪比Eb/Nt [dB] （l ）全速率下的信息速率(10logRb)[dB ·Hz] （m）接收机灵敏度[dBm] m=j+k+l BUPT Radio Communication Center

44 BUPT Radio Communication Center
增益与损耗余量 （n）软切换增益[dB] （o）分集增益[dB] （p）对数正态衰落余量[dB] （p'）建筑物穿透损耗[dB] （q）最大允许路径损耗MAPL[dB] MAPL=d–m–f+e+o+n–p–p' BUPT Radio Communication Center

45 BUPT Radio Communication Center
所需的能噪比Eb/Nt（一） Eb/Nt表示对每一个业务信道，每比特能量与总的噪声干扰功率谱密度的比值，它是接收机的解调门限 包括了分集增益、编码增益、以及功控增益 由链路仿真和实测得到 BUPT Radio Communication Center

46 BUPT Radio Communication Center
所需的能噪比Eb/Nt（二） 每比特能量Eb由接收信号功率除以信息速率得到 Eb =S/Rb 干扰包括热噪声、接收机噪声、其他CDMA用户的干扰 影响因素有：运动速度、业务类型、信道特性以及目标FER BUPT Radio Communication Center

47 BUPT Radio Communication Center
热噪声密度及噪声系数 热噪声密度等于波尔兹曼常数K和凯氏温度T的乘积KT K=1.38×10-23J/K T常取为290K 将KT的计算结果转换为dBm是-174dBm/Hz 噪声系数F，表示由接收机本身带来的噪声的增加 总的噪声功率谱密度为KTF BUPT Radio Communication Center

48 BUPT Radio Communication Center
接收机灵敏度（一） 接收机灵敏度是指为了保证一定的呼叫质量，接收机所需的业务信道最小的输入功率 在理想的功率控制下，基站收到各移动台发来的信号有相同的功率S CDMA系统采用话音激活技术，使得干扰减小，设话音激活因子为α 小区内的用户数为N BUPT Radio Communication Center

49 BUPT Radio Communication Center
接收机灵敏度（二） 来自本小区的干扰为α(N–1)S 基站接收到的本小区总功率为αNS 设β表示收到的其他小区总功率与接收到的本小区总功率之比[4] 基站接收到的其他小区总功率为αβNS 总干扰功率 PI= α(N–1)S + αβNS = α(1+ β)NS – αS BUPT Radio Communication Center

50 BUPT Radio Communication Center
接收机灵敏度（三） 由以上分析可知，在理想功控的情况下，基站收到的Eb/Nt可以表示为 Nth = 热噪声密度 F = 基站接收机的噪声系数 S = 在全速率下移动台信号到达基站的功率  = 话音激活因子  =收到的其他小区总功率与接收到的本小区总功率之比 N = 每小区的用户数 W =系统带宽 Rb =信息速率 g = 处理增益=W/Rb d = 所需的最小的Eb/Nt BUPT Radio Communication Center

51 BUPT Radio Communication Center
接收机灵敏度（四） 由上式可以表示出小区用户数N 在上式中，令到达基站的信噪比趋于无穷大，即可得到极限容量Nmax  =N/Nmax为负载因子 BUPT Radio Communication Center

52 BUPT Radio Communication Center
接收机灵敏度（五） 可以求出接收机灵敏度 BUPT Radio Communication Center

53 BUPT Radio Communication Center
接收机灵敏度（六） 也可以表示为 BUPT Radio Communication Center

54 BUPT Radio Communication Center
接收机灵敏度（七） 当 趋近于1时，上式可以简化为 以dB表示： 10lgS=10lgd+10lgRb+10lgF+10lgNth + 即： 接收机灵敏度=所需的Eb/Nt+信息速率+噪声系数+热噪声密度 +接收机干扰余量 其中，接收机干扰余量= =由其他用户干扰所引起的噪声上升 BUPT Radio Communication Center

55 BUPT Radio Communication Center
灵敏度因子 负载的相对变化与所需的接收机灵敏度相对变化的关系可以表示为： 此处，  /(1-  )为灵敏度因子 当负载超过 0.75 时， 灵敏度因子会快速上升 根据模拟和实测的结果，可容忍的负载是在 0.5 到 0.75 可允许的负载随更优的功率控制和较低的 Eb/Nt 要求而提高 BUPT Radio Communication Center

56 BUPT Radio Communication Center
灵敏度因子变化曲线 BUPT Radio Communication Center

57 BUPT Radio Communication Center
容量分析 模拟蜂窝系统的复用因子F=7，复用效率Fe=14% GSM蜂窝系统的复用因子F =4，复用效率Fe =25% CDMA蜂窝系统的复用因子F =1.33~1.42，复用效率 Fe =70% ~ 75% BUPT Radio Communication Center

58 BUPT Radio Communication Center
接收机干扰余量（一） CDMA系统为自干扰系统，其覆盖与负载密切相关，在链路预算中表现为干扰余量的引入，它表示由于其他用户干扰所引起的噪声上升 干扰信号包括小区内干扰与小区间干扰 设功控理想，基站收到的信号具有相同的功率电平 BUPT Radio Communication Center

59 BUPT Radio Communication Center
接收机干扰余量（二） 接收机接收到的总功率[1]为： Prec=  (1+ ) NS 基站噪声功率为： PN=FNthW 基站的总功率（接收到的总功率加上基站噪声）为： Ptotal= Prec +FNthW BUPT Radio Communication Center

60 BUPT Radio Communication Center
接收机干扰余量（三） 可得总功率与基站噪声之比： 由52页公式可得： BUPT Radio Communication Center

61 BUPT Radio Communication Center
接收机干扰余量（四） 由以上可得： 1/(1 – )即为接收机干扰余量，以dB表示为： – 10lg(1 – ) BUPT Radio Communication Center

62 BUPT Radio Communication Center
干扰余量随负载因子变化曲线 BUPT Radio Communication Center

63 BUPT Radio Communication Center
接收机干扰余量（五） 由上图： 30%负载因子，干扰余量=1.5dB 50%负载因子，干扰余量=3 dB 72%负载因子，干扰余量=5.5dB 75%负载因子，干扰余量=6 dB 90%负载因子，干扰余量=10 dB BUPT Radio Communication Center

64 BUPT Radio Communication Center
衰落余量（一） 无线信号由于受到地形、建筑物、树林的影响，导致接收信号中值可能在较长的时间内缓慢变化，称之为阴影衰落，它服从对数正态分布 为了保证一定的边缘覆盖率（保证有足够的信号强度），必须在链路预算中留出一定的余量，以克服信号强度的这种变化。在链路预算中这一余量被称为衰落余量 BUPT Radio Communication Center

65 BUPT Radio Communication Center
衰落余量（二） 衰落余量是边缘覆盖率、阴影衰落标准差的函数 边缘覆盖率是指发射机以一定的发射功率工作时，在半径为R的覆盖区域边缘上接收机收到的信号能量满足接收机灵敏度需要的概率。也就是阴影衰落值低于某一衰落余量的概率 BUPT Radio Communication Center

66 BUPT Radio Communication Center
衰落余量（三） 设阴影衰落的标准差为σ（常取为8dB），由于阴影衰落造成的衰减为ξ (dB)，则ξ是零均值、标准差为σ的高斯分布随机变量 设系统要保证一定的边缘覆盖率Pc，要使链路有足够的功率来补偿小区边缘的传播损耗的变化，需要一个额外的衰落余量ρ BUPT Radio Communication Center

67 BUPT Radio Communication Center
衰落余量（四） 这样，阴影衰落值ξ小于ρ的概率为Pc ，即有： BUPT Radio Communication Center

68 BUPT Radio Communication Center
衰落余量（五） 以下是一些为获得所需的边缘覆盖率而需要的衰落余量： BUPT Radio Communication Center

69 BUPT Radio Communication Center
软切换增益（一） 在小区边缘时，手机会和至少两个基站保持通信（软切换状态） 单一链路时， ξ> ρ就会导致链路中断。软切换时，需要两个（或3个）随机变量（有一定的相关性），而且只有每一个变量都大于衰落余量才会产生链路中断。显然，后者发生的概率要小于前者，即对于相同的中断概率，后者需要更少的余量 BUPT Radio Communication Center

70 BUPT Radio Communication Center
软切换增益（二） 单一链路所需的衰落余量与两个链路所需的衰落余量的差就是软切换增益 软切换增益与阴影衰落的标准差σ，边缘覆盖率Pc和两基站信号的相关性有关 σ=8dB ， Pc =90%，两基站信号有50%的相关性，软切换增益大约为4dB BUPT Radio Communication Center

71 BUPT Radio Communication Center
软切换增益（三） 由于软切换增益，使得所需的额外链路余量降低，也就增加了覆盖率 对于数据业务，前向链路不考虑软切换增益，反向链路考虑软切换增益，对于话音业务，前反向都要考虑软切换增益 BUPT Radio Communication Center

72 BUPT Radio Communication Center
反向链路中信号电平的大致变化 每业务信道有效发射功率 每业务信道发射功率 建筑物穿透损耗 馈线以及人体损耗 衰落余量 接收端馈线损耗 信息速率 Rb 发射天线增益 最大允许路径损耗 接收机灵敏度 软切换增益 接收天线增益 接收到的 Eb/Nt 有效噪声干扰密度 Nt 接收机噪声系数 热噪声功率谱密度 Nth 干扰余量 BUPT Radio Communication Center

73 BUPT Radio Communication Center
最大允许路径损耗MAPL 由以上可以确定可允许的最大空间传播损耗： (最大允许路径损耗) = (手机 EIRP )-(建物穿透损耗) +(基站接收天线增益)-(基站馈线损耗) -(衰落余量)+(软切换增益) -(基站接收机灵敏度) BUPT Radio Communication Center

74 BUPT Radio Communication Center
数据反向链路预算 补充信道SCH的话音激活因子是 1 较高的信息速率 没有人体损耗 Eb/Nt 的要求较低因为指标FER放宽了 BUPT Radio Communication Center

75 BUPT Radio Communication Center
1x反向链路的改进 采用反向导频，相关解调， 降低所需Eb/Nt 闭环功率控制的改进 1X 的负载比IS-95高，1X 的最高负载建议值是72% 在相同情况下，1X 比 IS-95 可容忍较大的路径损耗 BUPT Radio Communication Center

76 BUPT Radio Communication Center
覆盖范围 由传播模型与MAPL可以得出小区的覆盖范围 不同速率业务覆盖比较 BUPT Radio Communication Center

77 BUPT Radio Communication Center
覆盖范围 覆盖半径不同的原因是业务速率不同及反向链路解调门限（Eb/Nt）不同，数据速率越高所需的发射功率越大，因而高速率用户被限制在离基站较近的范围内 相对于语音业务，数据业务最大允许的路径损耗降低，在覆盖距离上收缩，而且不同速率的数据业务收缩也不同 BUPT Radio Communication Center

78 BUPT Radio Communication Center
小区个数 若总的覆盖要求（覆盖面积）和小区半径已知，就可以计算出所需的小区数量 小区面积 小区数量Ncell Ncell=Total Area/(2.598r2) r BUPT Radio Communication Center

79 BUPT Radio Communication Center
反向链路预算举例 3扇区CDMA模块化基站反向链路预算 单位 备注 业务类型 Voice Data 信息速率 Kbps 9.6 19.2 38.4 76.8 153.6 (a)每业务信道最大发射功率 dBm 23 (b)传输馈线、接头以及人体损耗 dB 2 数据用户没有人体损耗 (c)发射天线增益 dBi (d)每业务信道有效发射功率(a-b+c) 25 (e)接收天线增益 15 (f)接收端馈线以及接头损耗 3 (g)接收机噪声系数 4 (h)接收机热噪声密度 dBm/Hz -174 (i)接收机干扰余量 5.5 72%的负载 (j)有效噪声干扰密度(g+h+i) -164.5 BUPT Radio Communication Center

80 BUPT Radio Communication Center
反向链路预算举例（续） 单位 备注 业务类型 Voice Data 信息速率 Kbps 9.6 19.2 38.4 76.8 153.6 (k)信息速率(10log(Rb)) dBHz 39.8 42.8 45.8 48.9 51.9 目标FER 1% 2% 3% 5% (l)所需的能噪比Eb/Nt dB 4 3.4 2.9 2.2 1.5 考虑分集接收、Turbo编码增益 (m)接收机灵敏度 dBm -120.7 -118.3 -115.8 -113.4 -111.1 (n)软切换增益 边缘覆盖率为90% (o)分集增益 包括在Eb/Nt中 (p)衰落余量 10.3 阴影衰落标准差为8dB (p’)建筑物穿透损耗 街道上 (q)最大路径损耗 (d-m-f+e+o+n-p- p’) 149.4 149.0 146.5 144.1 141.8 BUPT Radio Communication Center

81 前向链路预算

82 BUPT Radio Communication Center
提纲 前向链路的特点 对接收到的Eb/Nt的要求 基站发射总功率的限制 话音前向链路预算 发射功率 传播损耗 接收信号功率 BUPT Radio Communication Center

83 BUPT Radio Communication Center
提纲 话音前向链路预算 干扰功率 热噪声 总干扰 能噪比 导频前向链路预算 数据前向链路预算 BUPT Radio Communication Center

84 BUPT Radio Communication Center
前向链路特点 所有用户共享全部的有效业务信道功率 其它小区的干扰影响更显重要 软切换时，多个BS为同一个MS服务，给前向链路增加了额外负担 前向链路所需要的接收到的Eb/Nt，随数据速率、移动速度和多径条件的不同，变化范围比较大 为了增加前向链路的容量，减小干扰，必须限制前向总功率 BUPT Radio Communication Center

85 BUPT Radio Communication Center
接收到的Eb/Nt 对接收到的Eb/Nt 的要求 (Eb/Nt)i  di 亦即 (Eb/Nt)i =MS接收机所达到的Eb/Nt (Phost)i = MS接收机从服务小区接收的总功率 (Pother)i = MS接收机从周围小区接收的总功率 FN0W =总的热噪声功率 δi = MS从服务小区接收到的业务信道功率占总功率的百分比 di =接收机解调所需要的Eb/Nt ξ =正交因子 BUPT Radio Communication Center

86 BUPT Radio Communication Center
前向总功率 前向总功率的控制 Qover=开销功率，包括 导频信道功率 同步信道功率 寻呼信道功率 Qtotal=BS稳定时的发射功率 Qmax=BS最大允许发射功率  i =话音激活因子 Nlinks=业务信道数 BUPT Radio Communication Center

87 话音前向链路预算

88 BUPT Radio Communication Center
发射功率（一） 全速率下每个业务信道功率Ptra,ave[w] 每小区用户数N 话音激活因子 软切换所引起的额外业务信道的开销系数η ，推荐取值0.85 [2] 总的激活业务信道数Ntotal Ntotal = (1+η) N BUPT Radio Communication Center

89 BUPT Radio Communication Center
发射功率（二） 总的激活业务信道数Ntotal Ntotal = (1+η) N 总的业务信道功率Ptra,total[w] Ptra,total = Ntotal Ptra,ave 开销功率Pover[w] BS总的发射功率Pt[w] Pt = Ptra,total + Pover BUPT Radio Communication Center

90 BUPT Radio Communication Center
发射功率（三） 基站电缆损耗LbsCable[dB] 基站发射天线增益GbsAnt[dBi] 在全速率下每个业务信道的EIRPtra[dBm] 总的EIRPtotal[dBm] BUPT Radio Communication Center

91 BUPT Radio Communication Center
传播损耗 最大路径损耗Lm[dB] 阴影衰落余量Mfade[dB] 软切换增益GSHO[dB] 建筑物穿透损耗Lp[dB] 总的传播损耗Ltotal[dB] Ltotal (dB) = Lm + Mfade – GSHO +Lp BUPT Radio Communication Center

92 BUPT Radio Communication Center
接收信号功率 MS接收天线增益GmsAnt[dBi] MS电缆及人体损耗LmsBody[dB] 全速率下MS收到的本用户的信号功率Prec,tra[dBm] Prec,tra =EIRPtra – Ltotal + GmsAnt – LmsBody MS从服务小区收到的总功率Prec,total[dBm] Prec,total= EIRPtotal –Ltotal+ GmsAnt –LmsBody BUPT Radio Communication Center

93 BUPT Radio Communication Center
干扰功率 正交因子ξ，由于多径传播等因素使得Walsh码的正交性受到破坏 本小区的干扰功率PI,same[W] 其他小区干扰与本小区干扰之比ζ，通过仿真得到 其它小区的干扰功率PI,other[W] BUPT Radio Communication Center

94 BUPT Radio Communication Center
热噪声功率 MS噪声系数F 热噪声密度Nth [W/Hz] =KT 系统带宽W[Hz] 总的热噪声功率PN [W]=NthWF BUPT Radio Communication Center

95 总干扰 外部干扰功率 PI,cc[W] 业务信道的总干扰功率PI,total[W]
PI,total = PN + PI,same + PI,other + PI,cc 业务信道总的干扰密度Nt[W/Hz] Nt = PI,total /W BUPT Radio Communication Center

96 BUPT Radio Communication Center
能噪比 业务信道的信息速率Rb[bps] 全速率下的比特能量Eb[W/Hz] Eb = Prec,tra /Rb 由此可以求出业务信道能噪比Eb/Nt BUPT Radio Communication Center

97 BUPT Radio Communication Center
导频前向链路预算（一） 导频信道功率PTx,pilot[dBm] 导频信道EIRPpilot[dBm] EIRPpilot = PTx,pilot + GTxAnt –LTxcable 总的传播损耗Ltotal[dB] Ltotal = Lm + Mfade +Lp BUPT Radio Communication Center

98 BUPT Radio Communication Center
导频前向链路预算 （二） MS导频信道从服务小区接收到的功率Prec,pilot[dBm] Prec,pilot = EIRPpilot –Ltotal + GRxAnt –LRxbody 来自本小区的干扰密度Ior,pilot[W/Hz] Ior,pilot = ξ(Prec,total –Prec,pilot )/W 来自其他小区的干扰密度Ioc,pilot[W/Hz] Ioc,pilot = ζ Ior,pilot BUPT Radio Communication Center

99 BUPT Radio Communication Center
导频前向链路预算 （三） 总的干扰密度Nt[W/Hz] Nt = Ior,pilot + Ioc,pilot +(PN + PI,cc)/W 导频信道码片能噪比Ec/Nt Ec/Nt =(Prec,pilot /Rc)/Nt Rc为chip速率，在这里，Rc =1.2288Mcps BUPT Radio Communication Center

100 BUPT Radio Communication Center
数据前向链路预算（一） 各链路的速率并不相同 前向链路数据业务没有采用软切换，因此不考虑软切换增益以及由于软切换带来的额外的信道开销 不考虑人体损耗 BUPT Radio Communication Center

101 BUPT Radio Communication Center
数据前向链路预算（二） 必须考虑基本信道FCH和补充信道SCH 总基本信道数 总补充信道数 基本信道的平均业务功率 补充信道的平均业务功率 计算方法与话音业务基本上相同 BUPT Radio Communication Center

102 BUPT Radio Communication Center
数据前向链路预算（三） 发射功率 在全速率下每用户基本信道的EIRP 在全速率下每用户补充信道的EIRP 总的EIRP 传播损耗 最大路径损耗 阴影衰落余量 建筑物穿透损耗 总的传播损耗 BUPT Radio Communication Center

103 BUPT Radio Communication Center
数据前向链路预算（四） 接收功率 在全速率下手机收到的基本信道的信号功率 在全速率下手机收到的补充信道的信号功率 手机从服务小区收到的总功率 干扰功率 本小区的干扰 其它小区的干扰 BUPT Radio Communication Center

104 BUPT Radio Communication Center
数据前向链路预算（五） 噪声功率 手机噪声系数 热噪声总功率 外部干扰功率 总干扰功率密度 能噪比 基本信道的能噪比Eb/Nt 补充信道的能噪比Eb/Nt BUPT Radio Communication Center

105 BUPT Radio Communication Center
参考文献 [1] Kyoung Il Kim;刘晓宇，杜志敏. CDMA系统设计与优化. 北京：人民邮电出版社，2000. [2] Vijay K.Garg;于鹏等. 第三代移动通信系统原理与工程设计IS-95 CDMA和cdma 北京：电子工业出版社，2001. [3] Theodore S.Rappaport. 无线通信原理与应用. 北京：电子工业出版社，2001. [4] Jhong Sam Lee;许希斌等. CDMA系统工程手册. 北京：人民邮电出版社，2001 [5] 杨大成等. cdma 2000技术. 北京：北京邮电大学出版社，2000. [6] 周月臣. 移动通信工程设计. 北京：人民邮电出版社，1994. [7] 蒋同泽. 现代移动通信系统. 北京：电子工业出版社，1994. BUPT Radio Communication Center

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