第8章-预规划

1、 容量估算容量估算8.3 小小 结结8.4 链路预算链路预算8.2 概概 述述8.1本章内容本章内容 预规划的基础知识预规划的基础知识 链路预算的概念及计算方法链路预算的概念及计算方法 容量估算方法容量估算方法本章重点本章重点 覆盖分析覆盖分析 容量分析容量分析学习本章目的和要求学习本章目的和要求 了解链路预算的原理和基础知识了解链路预算的原理和基础知识 了解无线网容量和覆盖的概念了解无线网容量和覆盖的概念 掌握链路预算的原理掌握链路预算的原理 掌握容量的计算掌握容量的计算 CDMA无线网络的预规划阶段也称分无线网络的预规划阶段也称分析研究阶段，是网络规划工作中的重要内析研究阶段，是网络规划工

2、作中的重要内容。预规划主要研究将要运营的网络的基容。预规划主要研究将要运营的网络的基本属性，如业务类型、业务量的大小、用本属性，如业务类型、业务量的大小、用户分布及通话量、地理属性等，并进行资户分布及通话量、地理属性等，并进行资源估计，为详细规划阶段提出站点设置方源估计，为详细规划阶段提出站点设置方案提供指导。案提供指导。 在一个区域中需要的基站数量是和每在一个区域中需要的基站数量是和每个基站的覆盖范围有关的。链路预算要做个基站的覆盖范围有关的。链路预算要做的工作就是在保证通话质量的前提下，确的工作就是在保证通话质量的前提下，确定基站和移动台之间的无线链路所能允许定基站和移动台之间的无线链路所

3、能允许的最大路径损耗。的最大路径损耗。 前向链路（或称下行链路）是指基站前向链路（或称下行链路）是指基站发、移动台收的通信链路。发、移动台收的通信链路。TD-SCDMA的的前向链路采用正交的前向链路采用正交的Walsh码进行扩频，码进行扩频，基站与基站之间同步（通过基站与基站之间同步（通过GPS或其他方或其他方式），对干扰具有较强的抑制作用。式），对干扰具有较强的抑制作用。 反向链路（或称上行链路）是指移动反向链路（或称上行链路）是指移动台发、基站收的通信链路。由于受到体积、台发、基站收的通信链路。由于受到体积、重量和电池容量的制约，手机的发射功率重量和电池容量的制约，手机的发射功率不可能做得

4、很大。因此，不可能做得很大。因此，TD-SCDMA小区小区的大小一般是反向链路受限。的大小一般是反向链路受限。 8.2.1 反向链路预算反向链路预算图图8-1 反向链路预算模型反向链路预算模型 反向链路允许的最大路径损耗反向链路允许的最大路径损耗MAPL为为maxpbapcNbNbmin= + MAPL PLLMMGLS 1系统参数系统参数 系统参数是指网络运行相关的一些参系统参数是指网络运行相关的一些参数，如载频、扩频增益等。数，如载频、扩频增益等。 2移动台发射机参数移动台发射机参数 移动台发射机参数包括手机的射频参移动台发射机参数包括手机的射频参数，如发射功率、天馈部件的参数，以及数，如

5、发射功率、天馈部件的参数，以及相关的增益和损耗等。相关的增益和损耗等。 3基站接收机参数基站接收机参数 基站接收机参数是指接收反向链路信基站接收机参数是指接收反向链路信号时，接收机的性能、相关的增益和损耗号时，接收机的性能、相关的增益和损耗等。等。 4余量预留余量预留 余量预留是为了保证系统稳定运行而余量预留是为了保证系统稳定运行而需要预留的各种余量，包括阴影衰落、干需要预留的各种余量，包括阴影衰落、干扰余量、软切换增益和穿透损耗等参数。扰余量、软切换增益和穿透损耗等参数。（1）衰落余量与边缘覆盖效率）衰落余量与边缘覆盖效率图图8-2 对数正态衰落余量与边缘覆盖效率的关系对数正态衰落余量与边缘

6、覆盖效率的关系（2）分集增益）分集增益（3）人体损耗及建筑物）人体损耗及建筑物/车辆穿透损车辆穿透损耗耗（4）干扰余量）干扰余量 干扰余量在数值上等于多用户覆盖与干扰余量在数值上等于多用户覆盖与单用户覆盖相比减少的单用户覆盖相比减少的dB值。值。 图图8-3 上行链路干扰余量与小区负载的函数关系上行链路干扰余量与小区负载的函数关系（5）多用户检测效率）多用户检测效率 在在TD-SCDMA系统中，引入了多用户系统中，引入了多用户检测（检测（MUD）技术。）技术。 反反 向向 链链 路路密集城区密集城区城城 区区郊郊 区区乡乡 村村系系统统参参数数载波频率（载波频率（MHz）2 0002 0002

7、 0002 000扩频带宽（扩频带宽（MHz）1.6噪声温度（噪声温度（K）290.0290.0290.0290.0热噪声功率（热噪声功率（dBm）112.0112.0112.0112.0数据速率（数据速率（kbit/s）12.2处理增益（处理增益（dB）20.2表表8-1 TD-SCDMA语音业务的反向链路预算表语音业务的反向链路预算表反反 向向 链链 路路密集密集城区城区城区城区郊区郊区乡村乡村基站基站接收接收机机接收机噪声系数（接收机噪声系数（dB）4.04.04.04.0基站反向要求的基站反向要求的Eb/Nt（dB）4.

8、基站接收机灵敏度（基站接收机灵敏度（dBm）115.0115.0115.0115.0基站天线增益（基站天线增益（dBi）17.017.017.017.0天线赋形增益（天线赋形增益（dBi）8.08.08.08.0基站接收端馈线、连接器等损基站接收端馈线、连接器等损耗（耗（dB）0.00.00.00.0基站天线输入端的最小信号功基站天线输入端的最小信号功率（率（dBm）139.7139.7139.7139.7续表续表反反 向向 链链 路路密集城密集城区区城城 区区郊郊 区区乡乡 村村移动台移动台发射机发射机移动台最大发射功率（移动台最大发射功率（dBm）21.021.021.

9、021.0移动台天线增益（移动台天线增益（dBi）0.00.00.00.0移动台发射端馈线、连接器移动台发射端馈线、连接器等损耗（等损耗（dB）0.00.00.00.0移动台业务信道最大有效发移动台业务信道最大有效发射功率（射功率（dBm）21.021.021.021.0续表续表反反 向向 链链 路路密集城密集城区区城城 区区郊郊 区区乡乡 村村余量计余量计算算小区面积覆盖概率小区面积覆盖概率90%90%90%90%小区边缘覆盖概率小区边缘覆盖概率75%75%75%75%阴影衰落标准差（阴影衰落标准差（dB）8.08.08.08.0衰落余量（衰落余量（dB）5.4软切换增益（

10、软切换增益（dB）0.00.00.00.0分集增益（分集增益（dB）0.00.00.00.0其他增益（其他增益（dB）0.00.00.00.0负载因子负载因子60%60%60%60%干扰余量（干扰余量（dB）1.0续表续表移动台移动台发射机发射机移动台最大发射功率（移动台最大发射功率（dBm）21.021.021.021.0移动台天线增益（移动台天线增益（dBi）0.00.00.00.0移动台发射端馈线、连接器移动台发射端馈线、连接器等损耗（等损耗（dB）0.00.00.00.0移动台业务信道最大有效发移动台业务信道最大有效发射功率（射功率（dBm）21.021.021.02

11、1.0续表续表余量计算余量计算小区面积覆盖概率小区面积覆盖概率90%90%90%90%小区边缘覆盖概率小区边缘覆盖概率75%75%75%75%阴影衰落标准差（阴影衰落标准差（dB）8.08.08.08.0衰落余量（衰落余量（dB）5.4软切换增益（软切换增益（dB）0.00.00.00.0分集增益（分集增益（dB）0.00.00.00.0其他增益（其他增益（dB）0.00.00.00.0负载因子负载因子60%60%60%60%干扰余量（干扰余量（dB）1.0续表续表反反 向向 链链 路路密集城区密集城区城城 区区郊郊 区区乡乡 村村余量计算余量计算建筑物穿透

12、损耗（建筑物穿透损耗（dB）23.017.012.08.0人体损耗（人体损耗（dB）3.03.03.03.0室外总余量预留（室外总余量预留（dB）11.411.411.411.4室内总余量预留（室内总余量预留（dB）34.428.423.419.4续表续表反反 向向 链链 路路密集城密集城区区城城 区区郊郊 区区乡乡 村村最大最大允许路允许路径径损耗损耗（dB）室外最大允许损耗（室外最大允许损耗（dB）149.8149.8149.8149.8室内最大允许损耗（室内最大允许损耗（dB）126.8132.8137.8141.8小区小区最大传最大传播播距离距离Cost231-Hata小区室外最大传播

13、距离（小区室外最大传播距离（km）2.262.7714.320小区室内最大传播半径（小区室内最大传播半径（km）14.3续表续表 8.2.2 前向链路预算前向链路预算 CDMA通常是反向受限，前向链路预通常是反向受限，前向链路预算的目的在于保证由反向链路预算所确定算的目的在于保证由反向链路预算所确定的小区覆盖内基站有足够的功率分配给各的小区覆盖内基站有足够的功率分配给各个移动台。个移动台。 前向链路预算需要确定功率的信道主前向链路预算需要确定功率的信道主要有导频信道和业务信道，基本公式分别要有导频信道和业务信道，基本公式分别如下如下pilothostpilotthhostot

14、herPdFN WPPtraffichosttrafficthhostothergPdFN WPP 前向链路预算的参数和反向链路预算前向链路预算的参数和反向链路预算的参数既有相同之处，也有不同的方面。的参数既有相同之处，也有不同的方面。 其中固定的系统参数、天线增益和馈线损其中固定的系统参数、天线增益和馈线损耗，以及在传播过程中的余量预留参数是耗，以及在传播过程中的余量预留参数是相同的。不同点在于前向链路发射、接收相同的。不同点在于前向链路发射、接收的信号和干扰功率等不同，说明如下。的信号和干扰功率等不同，说明如下。 1系统参数系统参数 2基站发射机参数基站发射机参数（1）基站最大发射功率）基

15、站最大发射功率（2）导频信道发射功率比例）导频信道发射功率比例（3）基站平均发射功率）基站平均发射功率 3增益损耗增益损耗（1）反向最大允许路径损耗）反向最大允许路径损耗（2）总的增益损耗）总的增益损耗 4干扰功率干扰功率（1）其他小区干扰因子）其他小区干扰因子（2）移动台端噪声功率）移动台端噪声功率（3）正交因子）正交因子 8.2.3 数据业务链路预算数据业务链路预算 在在TD-SCDMA系统中，网络规划还要系统中，网络规划还要考虑数据业务的覆盖。考虑数据业务的覆盖。 一般城市数据业务一般城市数据业务64kbit/s144kbit/s384kbit/s扩频带宽（扩频带宽（MHz）1.281.

16、281.28噪声温度（噪声温度（K）290290290热噪声功率谱密度（热噪声功率谱密度（dBm/Hz）174174174接收机噪声系数（接收机噪声系数（dB）4.04.04.0接收噪声谱密度（接收噪声谱密度（dBm/Hz）170170170所需的所需的Eb/Nt（dB）接收机灵敏度（接收机灵敏度（dBm）118.0118.0119.0基站天线增益（基站天线增益（dBi）171717表表8-2 TD-SCDMA数据链路预算表数据链路预算表一般城市数据业务一般城市数据业务64kbit/s144kbit/s384kbit/s基站接收端馈线、连接器等损耗（基站接收端馈线、连接器等损

17、耗（dB）0.00.00.0基站天线输入端的最小信号功率（基站天线输入端的最小信号功率（dBm）137.8135.6133.3移动台业务信道最大发射功率（移动台业务信道最大发射功率（dBm）24.024.024.0移动台天线增益（移动台天线增益（dB）2.02.02.0移动台发射端连接器等损耗（移动台发射端连接器等损耗（dB）0.00.00.0移动台业务信道最大有效发射功率移动台业务信道最大有效发射功率（dBm）26.026.026.0小区面积覆盖概率小区面积覆盖概率90%90%90%小区边缘覆盖概率小区边缘覆盖概率75%75%75%续表续表一般城市数据业务一般城市数据业务64kbit/s14

18、4kbit/s384kbit/s阴影衰落标准差（阴影衰落标准差（dB）888衰落余量（衰落余量（dB）人体损耗（人体损耗（dB）0.00.00.0软切换增益（软切换增益（dB）0.00.00.0分集增益（分集增益（dB）0.00.00.0其他增益（其他增益（dB）0.00.00.0负载因子负载因子75%75%75%干扰余量（干扰余量（dB）6.06.06.0总余量预留（总余量预留（dB）续表续表一般城市数据业务一般城市数据业务64kbit/s144kbit/s384kbit/s最大允许的路径损耗（室外）最大允许的路径损耗（室外）（dB）160.1160.91

19、61.2最大允许的路径损耗（室内）最大允许的路径损耗（室内）（dB）143.1143.9144.2覆盖范围覆盖范围Cost231-Hata模型模型最大覆盖半径（室外）最大覆盖半径（室外）（km）最大覆盖半径（室内）最大覆盖半径（室内）（km）1.761.861.9续表续表 容量分析在网络规划中十分重要。在容量分析在网络规划中十分重要。在计算单小区单载波容量的基础上，结合网计算单小区单载波容量的基础上，结合网络的业务需求，可以估算网络所需要的基络的业务需求，可以估算网络所需要的基站数目。站数目。 8.3.1 业务理论业务理论 1话务量理论话务量理论 话务量定义为在一个平均占用时

20、长内话务量定义为在一个平均占用时长内电话用户发生的平均呼叫数（数学期望）。电话用户发生的平均呼叫数（数学期望）。话务量反映了电话用户在电话通信上的数话务量反映了电话用户在电话通信上的数量要求，计量单位用厄朗（量要求，计量单位用厄朗（Erlang）表示，）表示，简写为简写为“e”或或“E”。 图图8-4 话务模型的马尔科夫状态图话务模型的马尔科夫状态图 2数据容量数据容量 分组数据业务自身的特征给网络规划分组数据业务自身的特征给网络规划带来了更大的复杂性。带来了更大的复杂性。 对于数据容量的预测，最好的办法还对于数据容量的预测，最好的办法还是通过动态的系统级性能仿真。是通过动态的系统级性能仿真。

21、图图8-5 CDMA数据容量计算过程数据容量计算过程图图8-6 厄朗模型厄朗模型图图8-7 无限队列延迟系统的状态转移图无限队列延迟系统的状态转移图 8.3.2 业务模型应用业务模型应用 对系统容量的评估需要针对具体的网对系统容量的评估需要针对具体的网络应用业务进行，因为不同业务各自具有络应用业务进行，因为不同业务各自具有的特性会给系统带来不同的业务负荷，从的特性会给系统带来不同的业务负荷，从而影响整个系统性能的评估。而影响整个系统性能的评估。 1语音业务语音业务 平均话务量平均话务量 = 忙时试呼次数忙时试呼次数 平均呼平均呼叫保持时间叫保持时间/3 600 2数据业务数据业务图图8-8 数

22、据业务呼叫模型数据业务呼叫模型各种数据速率各种数据速率Ri（kbit/s）数据速率分布数据速率分布典典 型型 值值12.2Ddr,125%64Ddr,240%144Ddr,330%384Ddr,45%平均数据速率平均数据速率RADR（kbit/s）RADR91.05表表8-3 高端数据用户数据速率分布高端数据用户数据速率分布信息信息服务服务WWWEmailFTP视频视频点播点播电子电子商务商务其其 他他平均每月使用次数平均每月使用次数C16060606052015忙日集中系数忙日集中系数C20.050.050.050.050.050.050.05忙时集中系数忙时集中系数C0

23、.平均每次使用时间平均每次使用时间C4（s） 120300153030012060表表8-4 高端数据用户的各个参数高端数据用户的各个参数信息信息服务服务WWWEmailFTP视频视频点播点播电子电子商务商务其其 他他占空比占空比C0.1忙时每数据用户平均吞忙时每数据用户平均吞吐量吐量C6（bit/s）26.2165.5324.5752.4243.688.743.28忙时会话数忙时会话数BHCAAPP_i C0.30.0250.10.075平均每个会话包含的分平均每个会话包含的分组呼叫数组呼叫数C81221111各

24、种数据速率各种数据速率Ri（kbit/s）数据速率分布数据速率分布典典 型型 值值12.2Ddr,1100%64Ddr,20%144Ddr,30%384Ddr,40%平均数据速率平均数据速率RADR（kbit/s）RADR12.2表表8-5 低端数据用户数据速率分布低端数据用户数据速率分布信息服务WWWEmailFTP电子商务其 他平均每月使用次数C8303020301010忙日集中系数C90.050.050.050.050.050.05忙时集中系数C平均每次使用时间C11（s）120300153012060占空比C50.80.1

25、0.1忙时每数据用户平均吞吐量C13（bit/s）4.814.403.009.601.600.80忙时会话数BHCAAPP C0.150.050.05表表8-6 低端数据用户的各个参数低端数据用户的各个参数 8.3.3 容量估算方法容量估算方法 1上行链路容量上行链路容量（1）单小区系统容量分析）单小区系统容量分析（2）多小区系统容量分析）多小区系统容量分析 Eb/N000.80.9015.1618.7024.6136.4171.82142.6455.486.608.4412.2023.4045.79102.422.773.364.548.0815.

26、16151.451.561.78表表8-7 单蜂窝下单蜂窝下TD-SCDMA上行链路单时隙理论极限容量上行链路单时隙理论极限容量 j052.092.262.472.783.263.610.751.851.962.112.302.572.761.01.621.691.781.892.042.13表表8-8 多蜂窝下多蜂窝下TD-SCDM A上行链路单时隙上行链路单时隙理论极限容量（理论极限容量（Eb/N0=8dB） j056.417.218.299.8312.1813.900.755.686.287.068.129.6210.631.04.975.415.966.677.618.22表表8-9 多蜂窝下多蜂窝下TD-SCDMA上行链路单时隙上行链路单时隙理论极限容量（理论极限容量（Eb/N0=2dB） 2下行链路容量下行链路容量 Eb/N000.80.9014.16