第三代移动通信无线直放站链路预算

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1、第三代移动通信无线直放站链路预算

2、第1第三代移动通信可以归纳为三种制式：一是ＷＣＤＭＡ，二是ＷＣＤＭＡ２０００－１ＸＥＶ，三是ＴＤ－ＳＣＤＭＡ，在我国这三种制式均有可能得到应用。本文重点介绍ＷＣＤＭＡ移动通信无线直放站链路预算时所涉及到的不同业务速率在不同电磁环境下对应不同Ｅｂ／Ｎ０值，从而计算出不同的信道容量和接收机灵敏度。由于直放站引入将会转移基站的覆盖区域，系统组成如图１所示。可分为下行施主链路和下行覆盖链路以及上行施主链路和上行覆盖链路。根据理论分析，直放站引入仅对上行基站或直放站接收机产生噪声增

3、量，影响上行覆盖半径。１ＣＤＭＡ上下行Ｅｂ／Ｎ０不同速率的目标值为了求出ＷＣＤＭＡ容量和接收机灵敏度，必须知道在一定的Ｂｅｒ、数据速率和传播条件下所对应的Ｅｂ／Ｎ０值。依据ＥＴＳＩＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ：ＳＭＧ２－３５１／９８提供的数据，如表１及表２所示。２ＷＣＤＭＡ上下行不同速率的容量计算２．１下行容量计算下行容量计算公式ＮＰ（ＤＬ）＝１＋（）－（１）式中：ＮＰ（ＤＬ）——下行极限容量ＧＰ——处理增益Ｅｂ／Ｎ０——信噪比，Ｅｂ是数据信号单个比特的能量，Ｎ０是每Ｈｚ的噪声功率Ｗ／Ｒ——Ｗ为带宽３．８４Ｍ

4、Ｈｚ，Ｒ为数据速率ｎ／ｓ——为信噪比，当ｓ／ｎ＝３ｄＢ时，ｎ／ｓ＝－０．５（线性）α——下行正交因子为０．６η——小区干扰系数为０．６２５２．２上行容量计算ＮＰ（ＵＬ）＝１＋（）－（２）２．３上下行实际容量计算Ｎａ＝Ｎｐ×扇区负荷×扇区效率（３）２．３．１下行用户容量Ｎａ的计算Ｎａ是指单载频，多扇区情况下，每扇区同时提供用户数。假定车速１２０ｋｍ／ｈ的传播条件，扇区负荷５０％，η＝０．６２５，ｎ／ｓ＝－３ｄＢ，α＝０．６，扇区效率８５％，计算结果如表３所示。２．３．２上行用户容量Ｎａ的计算假定车速１２

5、０ｋｍ／ｈ的传播条件，扇区负荷５０％，η＝０．６２５，ｎ／ｓ＝－３ｄＢ，扇区效率８５％，上行用户容量Ｎａ计算结果如表４所示。３ＷＣＤＭＡ接收机灵敏度计算３．１基站接收机灵敏度计算假定Ｂｅｒ＝１０－６，车速１２０ｋｍ／ｈ的传播条件，灵敏度计算公式为：接收机灵敏度＝接收机噪声指数（ｄＢ）－热噪声密度（ｄＢ／Ｈｚ）－信息速率（ｄＢ／Ｈｚ）－目标Ｅｂ／Ｎ０（ｄＢ）计算结果如表５所示。３．２移动台接收机灵敏的计算假定Ｂｅｒ＝１０－６，车速１２０ｋｍ／ｈ的传播条件，移动台接收机灵敏度计算结果如表６所示。４ＷＣＤＭＡ无

6、线直放站下行链路预算４．１下行施主链路传输电平的预算从图１可以看出，施主链路只提供传输通路，并不对着用户，要求传输信号稳定。因此，设计原则应保证视通，才能保证从基站发射信号到达直放站输入前端时有足够强的电平，一般要求大于－６５ｄＢｍ。工程上施主链路的路径损耗一般是用自由空间传播公式来计算：ＰＬ＝３２．４＋２０ｌｇＤ＋２０ｌｇｆ（４）式中：Ｄ——空间距离（ｋｍ）ｆ——工作频率（ＭＨｚ）假设ｆ＝２０００ＭＨｚ，基站馈线损耗ＬＢＴＳ＿ｃａｂｌｅ＝３ｄＢ，直放站馈线损耗Ｌｒｅｐ＿ｃａｂｌｅ＝３ｄＢ，基站天线增益Ｇ

7、ＢＴＳ＿ａｎｔｅｎｎａ＝１４ｄＢｉ，直放站施主天线增益Ｇｒｅｐ＿ｄｏｎｏｒ＿ａｎｔｅｎｎａ＝１８ｄＢｉ，两天线角度去耦２×３＝６ｄＢ。计算可得表７，此表可用于施主链路的一般估计。４．２噪声分析在大多数应用场合，到达直放站输入端下行信号的信噪比很高，信号电平远远高于高斯环境噪声，通过直放站放大后（考虑到直放站噪声系数）仍然保持较好的信噪比，基本上不会影响系统。因此下行链路预算时一般不考虑噪声。４．３直放站下行覆盖链路的预算直放站覆盖范围的考虑思路完全和基站一样，主要由直放站到的传播损耗和系统最大允许的损耗决

8、定。人体损耗余量、建筑物穿透损耗余量、衰落损耗余量等在直放站覆盖区也同样要考虑进来。影响直放站覆盖范围的主要参数有天线类型、挂高、倾角、地形参数、要求的Ｅｃ／Ｉｏ值、发射功率、增益等等。这里提供一组经验值用于简便快速的评估。首先考虑传播损耗，对于ＷＣＤＭＡ系统无线传播分析，采用Ｏｋｕｍｕｒａ＿Ｈａｔａ模型。ＰＬ（ｄＢ）＝６９．５５＋２６．１６ｌｇＦ－１３．８２ｌｇＨ＋（４４．９－６．５５ｌｇＨ）×ｌｇＤ－Ｃ（Ｆ）（５）式中：ＰＬ——路径损耗（ｄＢ）Ｆ——频率（ＭＨｚ），计算取值为２０００ＭＨｚＤ——距离（

9、ｋｍ）Ｈ——基站天线有效高度（ｍ），计算取值为３０ｍＣ（Ｆ）——环境校正因子Ｃ（Ｆ）代入相关数值得ＰＬ（ｄＢ）＝１３５．４９＋３５．２２ｌｇＤ－Ｃ（Ｆ）（６）ＰＬ（ｄＢ）＝结合系统下行功率预算得出最大允许路径损耗。最后，把最大允许下行路径损耗代入传播公式求得直放站最大覆盖半径Ｄ。４．４直放站下行覆盖半径的计算举例ａ）以６４ｋｂｉｔ／ｓ分组数据下行链路为例，设小区负荷５０％，车速１２０ｋｍ／ｈ。ｂ）每信道有效幅射功率：设直放站总