WCDMA室内覆盖设计要点.ppt

WCDMA室内覆盖设计要点 广州杰赛通信规划设计院 2009年 2 1 WCDMA室内覆盖的方式 2 联通WCDMA室分指导意见要点 3 MCL问题分析 内 容 4 直放站、干放与RRU的干扰分析 3 内 容 第一部分 WCDMA室内覆盖 的方式 4 WCDMA室内覆盖的方式 室外基站穿透方式： 优点：单站覆盖整片区域，单楼的覆盖成本低 缺点：穿透损耗大的楼宇覆盖效果差 室内分布系统方式： 优点：覆盖单个楼宇效果好； 借分布式天馈系统可以绕过建筑物外墙、克服高穿透损耗 缺点：按楼建设，成本高、物业协调困难 n两种主要覆盖方式的优缺点： 5 大量点测试得到建筑物穿透损耗分布 存在拐点；门限以下建筑应通过室外方式覆盖 WCDMA室内覆盖的方式 6 WCDMA室内覆盖的方式 nWCDMA相比与GSM，室内穿透损耗高还是低？ 以往相关研究的结论并不一致: COST231清华的测试结果都是频段升高、穿透损耗增大 The Mobile Radio Propagation Channel一书中测得频段升 高、穿透损耗缩小 数据源频段1频段2频段3频段4频段5 The Mobile Radio Propagation Channel 441.0MHz896.5MHz1400MHz 10.2 8.7 5.9 COST 231 final report 900MHz 1800MHz 3-5dB 5-7dB Charact -erisation of Signal Penetration into Buildings for GSM and UMTS 900MHz 1800MHz2100MHz 5.7dB 7.6dB7.3dB 清华论文 -433MHz/900MHz 楼内测试 900MHz 450MHz 7 WCDMA室内覆盖的方式 nWCDMA的室内穿透损耗该取多少？ 一般认为：频段升高，穿透能力增强绕射能力减弱 门窗少且门窗面积较小的封闭性建筑，室内信号中穿透分量为主体 ，频率升高穿透损耗减小； 对于门窗较大的建筑，室内信号中绕射分量为主体 ，频率升高穿透 损耗增大 目前多为后者 目前链路预算中采用的穿透损耗不大，主要为避免站距过密、干扰 不容易控制：区域类型建筑物穿透损耗 密集市区20dB 一般市区18dB 近郊区15dB 县城15dB 农村10dB 预计WCDMA室内分布系统的需求高于G网(室分数是现网的两倍？) 8 内 容 第二部分 联通室分指导意 见要点 9 室分指导意见 总则 名词术语 总体要求 室内分布系统设计 信源和分布系统的选取 分布系统设计原则及步骤 覆盖区设计 RRU的使用 干放的使用 多频段合路器 馈线选取原则 天线类型选取及布局 频率的使用建议 站点勘查和机房选择 系统间干扰 有源系统监控要求 技术指标要求 中继、接口要求 供电系统 防雷和接地 附录A-E 10 漏缆的覆盖计算 泄漏电缆: 在同轴电缆的外导体上开切不同形式的槽孔，在向前传递信号 的同时向四周进行信号的辐射和接收；分为两种： 耦合型槽孔间距小于波长，漏泄无方向性，工作频带宽但衰减快 辐射型槽孔间距接近波长，漏泄同相叠加，工作频带窄但衰减慢 关键指标：耦合损耗、传输衰减、频率范围、特性阻抗等 例：假设RRU输出功率为40dBm，能否利用安德鲁1 1/4的RCT6-CPUS-1 型泄漏电缆（WCDMA频段传输衰减6.5dB/100m，耦合损耗62/69dB ）覆盖1公 里的地铁隧道（中部乘客距漏缆约4米）？ 答 ：主要计算末端可否达到覆盖要求； 1）1公里处漏缆末端导频功率 X=40dBm-10-10（百米）* 6.5 dB= - 35dBm 2）按照95%的可通率要求， 1公里处、距泄漏电缆2米处电平为： L= -35dBm 69dB = -104dBm 3）中部乘客距离大约为4m，大于2m时计宽度因子=20Log（4/2） = 6dB 4）考虑地铁车厢损耗6dB，则用户处的导频信号场强为： -104dBm 6dB 6dB =-116dBm 结论：考虑干扰储备3dB，该值刚好满足WCDMA 接收解调要求 11 内 容 第三部分 MCL问题分析 12 WCDMA的MCL nMCL（Minimum Couple Loss）：最小耦合损耗 此处指基站至终端之间的最小耦合损耗 原因： 但终端的功率不能无限制的降低： 3GPP 25.101要求终端功率下限不低于-50dBm Node BUE1UE2 为了避免远近效应 ，需要通过功率控 制作用令各终端在 接收机处的信号功 率刚好满足解调要 求 13 WCDMA的MCL n室分的MCL是保证终端以最低发射功率、最靠近天线时 ，仍不至于在信源基站接收端功率过高、影响他人 在基站接收端的信号功率= -50dBm-MCL 基站接收端底部噪声=KTB+Nf，Nf为4dB时噪声为-104dBm 室分指导意见建议MCL 不小于 65dB，则在基站接收端的信号功率 不高于-115dBm，其对应的噪声抬高为： ROT =10log(10-104/10+ 10-115/10)/ 10-104/10 =10log1+10(-115+104)/10 =10log(1+0.08) =0.33dB 对底部噪声的抬高很底； 且仅比接收灵敏度（其他话音用户信号电平）高5dB 14 WCDMA的MCL n室分的MCL=分布系统损耗-有源器件增益+空间传播损耗 空间传播损耗： 假设终端距离天线的最小距离为 2 米，则 Ls(dB) = 32.5+20LgD(M)= 32.5+20Lg2=38.5dB MCL65dB时要求分布系统损耗26.5dB （其中包含了分布系统损耗和有源器件增益） 对于不同的信源功率，可以核算出下行的天线口最大功率： 信源基站功率信源PCCPCH功率最大天线口总功率 最大天线口PCCPCH功率 43dBm33dBm16.5dBm6.5dBm 40dBm30dBm13.5dBm3.5dBm 33dBm23dBm6.5dBm-3.5dBm 10dBm0dBm-16.5dBm-26.5dBm 一般可满足要求；小功率信源基站容易出现问题 15 WCDMA的MCL n室分的MCL=分布系统损耗-有源器件增益+空间传播损耗 MCL不足导致的问题： 距离天线过近的用户在基站接收端的信号功率高于解调所需， 对其它用户产生干扰，并迫使其它用户也随之提高上行功率； 最终导致边缘的其它用户无法获得服务（覆盖损失） MCL不足时的对策： 增大分布系统损耗，或在室分系统中增加衰减器； 拉大天线点与用户之间的最小距离 思考：改变信源基站功率能否解决MCL问题？ 16 内 容 第四部分 直放站、干放与 RRU的干扰分析 1、WCDMA网直放站引入干扰的分析 直放站存在设 备噪声； 通过上行放大 、上行链路损 耗，叠加在施 主基站底部噪 声上； 引起施主基站 的干扰 引入干扰分析 1、 WCDMA网直放站引入干扰的分析 1）直放站段的上行 在带宽为3.84MHz时，系统高斯白噪声No为： NoKTB=-108dBm 直放站存在设备噪声系数Nf ，一般为5dB以内： NfSNR_in/SNR-out=（S/Ni)/(Gr*S/Nout) 空载时，直放站施主端的上行噪声电平： Pnr=NoutdBmGr*No*Nf=108dBmNf（dB）Gr（dB） 所以：直放站的上行噪声主要由其噪声系数和上行增益决定 基站端接收到的上行噪声： Pnb=直放站上行噪声电平Pnr直放站输出端到基站接收端的空间损耗Lp 引入干扰分析 1、 WCDMA网直放站引入干扰的分析 2）基站段的上行 施主基站输入端等效的热噪声总功率 Pn =自身固有热噪声功率Pbts+直放站引入热噪声功率Pnb 其中，Pbts=No+NFBTS 可以理解为，增加直放站后，施主基站的底噪声被抬高了； 引入噪声电平升高ROT (Rise Over Thermal) ROT =10log(10Pbts/10+ 10Pnb/10)/ 10Pbts/10 功率之比取对数 则 Pn = PbtsdBm + ROT 通常界定上行噪声可以用Pnb、ROT、Pn三者之一（等价的） 引入干扰分析 1、 WCDMA网直放站引入干扰的分析 3）上行干扰计算示例 假设如图示情况：Lp80dB, NFBTSNFREP =4dB，Gr75dB， 则Pnb108 dBm4dB75dB-80dB109 dBm ROT =10log(10（4-108）/10+ 10-109/10)/ 10（4-108）/10 =10log1+10(-109+104)/10 =10log(1+0.316) =1.19 dB Pn = 4 108 + 1.19 = -102.8dBm 即： 底部噪声从加直放站前的-104dBm提高到-102.8dBm 结论：直放站引入后噪声恶化量取决于直放站反向链路增益的大小和 直放站与基站之间的路径损耗及直放站的上行噪声系数 引入干扰分析 2、 WCDMA网干放引入干扰的分析 1）干放的干扰相当于多个直放站并联的上行干扰 假设信源基站并行接有N个干放，分别对基站的引入噪声为 Pnb1、 Pnb2、 PnbN 其中，PnbN=KTB+ Nf(dB)+ GrN(dB) LpN 则该信源基站的总噪声电平升高 ROT =10log(10Pbts/10+ 10Pnb1/10 + 10Pnb2/10 + + 10PnbN/10)/ 10Pbts/10 信源基站的底噪为Pn = PbtsdBm + ROT 假设各干放通过调节，使得引入的Pnb相等(GrLp相等)，则 ROT =10log(10Pbts/10+ N*10Pnb1/10)/ 10Pbts/10 要维持ROT不变，并联各直放站的Pnb应为单个直放站的10Log(1/N); 则允许的Gr相对单个直放站下降10LogN （dB） 实际系统受限于(GrLp）最大的干放 引入干扰分析 2、 WCDMA网干放引入干扰的分析 2）直放站所接分布系统中含有干放时的上行干扰 等效于直放站级联 级联的干放首先引起直放站的输入底噪抬高： （为了简化计算，假设M个干放对直放站引入的干扰相等） 则，直放站在施主基站输入端的输入底噪： 由基站ROT的公式可计算： ROT 引入干扰分析 3、 WCDMA网直放站引入干扰的分析 直放站级联与直放站并联的比较 为便于比较，假设各直放站的增益和路径损耗差相同 假设前一级的直放站与后一级的各直放站NR、GR上相等， 则级联（N-1）个直放站的1个直放站，在施主基站引入噪声电平为： =10 log(N-1)10Pnb1/10 + 10No/10+NR +GR上-L1 =10 log(N-1)10Pnb1/10 + 10No/10 *10(NR +GR上-L1)/10 =10 log(N-1)10(Pnb1+NR +GR上-L1) /10 + 10Pnb1 /10 并联的N个直放站在施主端的引入噪声电平为： Nin= 10 Log(N 10Pnb1/10) 只有当第一级的直放站NR +GR上-L1= Nr +Gr上-L1时，并联与级联相等 即，若要求有相同的干扰引入，级联的上行增益要逐级递减NR 引入干扰分析 4、 WCDMA网RRU引入干扰的分析 1）RRU的干扰分析 引入干扰分析 BBU完成调制解调，RRU完成射频信号处理和模数转换 CPRI接口:服从CPRI(公共无线接口协议)，由爱立信、华为 、NEC、北电和西门子五个厂家联合发起制定,开放接口 4、 WCDMA网RRU引入干扰的分析 1）RRU的干扰分析多个RRU共小区 引入干扰分析 RRU并联 RRU级联 并联与级联的差别 ： 级联需要通过上 级RRU的接口模块 和CPRI接口； 但信号都最终叠 加在BBU端口 4、 WCDMA网RRU引入干扰的分析 1）RRU的干扰分析 引入干扰分析 RRU与直放站和干放的区别： 噪声系数只存在于RRU中，BBU作为数字处理部分没有信噪比恶化 信号放大设备只存在于RRU中 4、 WCDMA网RRU引入干扰的分析 1）RRU的干扰分析 并联：0.5/0.5共小区时的干扰 引入干扰分析 每个RRU的信号为：（KTB+Nfn+Iorn+Iocn)/2 假设RRU的噪声系数相等，则BBU处得到的信号为： （KTB+Nf+Ior1+Ioc1)/2+ (KTB+Nf+Ior2+Ioc2)/2 =KTB+Nf+ (Ior1+Ioc1+Ior2+Ioc2)/2 假设各RRU的无线环境类似（外扇区干扰Ioc相等），则 =KTB+Nf+ (Ior1+Ior2)/2+Ioc 与单个RRU时相比： KTB+Nf+ Ior+Ioc 结论：RRU0.5/0.5共小区时不会引起噪声抬高，但是各RRU 的容量减半，上行覆盖减少3dB 4、 WCDMA网RRU引入干扰的分析 1）RRU的干扰分析 多个RRU共小区（并联或级联）的干扰 引入干扰分析 每个RRU的信号为