信号衰减相关信息-链路预算CDMA RNO NPO, QACC, Alcatel-Lucent 2011/11/82介 绍1介绍链路预算是进行通信资源分配的有效工具。链路预算从根本上来说是一个计 算无线覆盖范围的等式，该等式是一些影响无线链路的增益和损耗的代数和 。对于反向链路来说，该等式估计的是在不同的多址机制下和不同的传播环 境中移动台所能达到的最大覆盖范围。3在评估系统性能时，我们所关心的其中一个参数是信噪比（SNR）。这是因 为在进行基本的系统设计时我们所关心的是如何在可以接受的差错概率下检 测信号。然而对于数字接收机，信噪比一般是用每比特的能量与噪声功率谱 密度的比值（Eb/Nt）来表示。为了计算方便，我们需要区分达到一定的差错概率所需要的Eb/Nt 和实际接 收到的Eb/Nt，我们把前者记为(Eb/Nt)req ，后者记为(Eb/Nt)r。对于反向链 路来说以分贝表示的二者之差即为容限参数：介绍M (dB) = (Eb/Nt)r - (Eb/Nt)req4如果M是正值，说明有一定的衰落和干扰容限。如果M是负值，说明该 链路不能正常工作。各个系统设计者的设计参数(Eb/Nt)req可能会不 同，因为它们的调制方式、编码方案和分集方式不同。为了保持正的 容限值，我们需要在各个参数间进行折衷。但是在系统设计中究竟需要多大的链路容限还依赖于链路预算中的各个 参数。如果各个参数都是按照最坏的情况选择的，并且链路的参数中包 含了大量的表征衰落等的统计变量，所需要的链路容限是很小的。链路预算 CDMA链路预算是用来计算基站与手机之间的覆盖与性能以保证 发射端与接收端的链路质量。- 用于计算从手机到基站的最大允许路径损耗(以dB表示) 覆盖范围受地貌影响很大， 建筑物反射形成的多径效应导致 不同的路径损耗- 用于计算传播模型中覆盖半径和覆盖面积 链路预算中3dB的增益会增加40的覆盖范围反向链路预算=手机发射功率-人体损耗-建筑物的穿透损耗- 衰落余量+基站接收天线增益馈线损耗+软切换增益 基站接收机灵敏度一个区域的地貌大致分为高密集市区、 市区、市郊和乡村四种类型。各种地貌 的主要特征可描述如下：楼层高定义密集市 区介于10层20层 及摩天大楼城中心的密集高层住宅区市区介于5至10层市区内较分散的商业楼、高密度住宅楼、及购物中心市郊介于3至5层城镇区较低的楼层、市郊商业楼及住宅楼农村1至3层或旷野开阔区域，含分散的住家、农家设计参数- 建筑物穿透损耗设计参数-建筑物穿透损耗建筑物的穿透损耗 (依据相应的要求改变)例如,设计参数-建筑物穿透损耗车内穿透损耗 : 6 dB半郊区和乡村（相应于低话务密度区）: 6-10dB郊区（相应于中话务密度区）: 10-15dB高密度市区和市区（相应于高话务密度区）： 20-25dB衰弱余量标准方差 8dB平 均 覆 盖 半 径链 路 预 算 覆 盖 半 径衰 落 余 量 5.4dB (75%小区边缘覆盖)衰 落 分 布道 路 覆 盖 + 6db100% 75% 50% 0%Area = 25%覆盖概率与衰落余量 传播斜率38.4.75%小区边缘 = 90%区域覆盖1X话音链路预算-反向链路图示接 收 灵 敏 度-120.8 dBm +4dBREC软软 切 增 益 2 dB+23dBm3 dB143.5dB10.3dB6 dB天 线线馈馈 线线衰 落 车车 内人 体 衰 落(q)(a)(b)(o)(p)(e)(f)(n)(-m)接 收 功 能15dBi-2 dB发射天线增益链链 路 预预 算(c)1X1X反向链路预算反向链路预算EVDO链路预算-反向链路图示（9.6k）接 收 灵 敏 度-118.7 dBm +4dBREC软 切 增 益 0 dB+23dBm3 dB144.4dB10.3dB6 dB链 路 预 算天 线馈 线衰 落 车 内人 体 衰 落(q)(a)(b)(o)(p)(e)(f)(n)(m)接 收 功 能18dBiEVDO反向链路预算15CDMA链路分析举例216 覆盖预测主要是对小区进行链路预算，求出允许的最大路径损耗，套 用适用于本规划区的传播模型，即可得到小区的最大覆盖范围。在移 动通信系统中，移动台由于条件的限制，发射功率不可能做得很高， 因此，通常小区覆盖受限于反向链路。CDMA链路分析举例链路运算表项目前项反向(a0) 每个业务信道平均 发射功率dBm dBm(a1) 每个业务信道最大 发射功率dBm dBm(a2) 发射机最大总发射 功率dBm dBm(b) 发射端馈线、连接器 与合并器等损耗2dBm 2dBm(c) 发射天线增益 dBm dBm17CDMA链路分析举例链路运算表项目前项反向(d1) 每个业务信道的有 效发射功率=(a1-b+c)dBm dBm(d2) 发射机有效发射的 总功率= (a2-b+c)dBm dBm(e) 接收天线增益 dBm13 dBi 车速 10 dBi 行人 2 dBi 室内(f) 接收端电缆、连接器与 合并器等损耗dBm 2dBm(g) 接收机噪声系数5 dB5 dB (h) 热噪声密度 (H) (线性单位)-174 dBm/Hz3.98x10-18 mW/Hz-174 dBm/Hz3.98x10-18 mW/Hz (i) 干扰余量-174 dBm/Hz3.98x10-18 mW/Hz-174 dBm/Hz3.98x10-18 mW/Hz18CDMA链路分析举例链路运算表项目前项反向(j) 总有效噪声加干扰密度=g+h+i dBm/HzdBm/Hz(k) 信息速率 (10 log (Rb)dBHzdBHz(l) Eb/(No+Io)dBdB(m) 接收机灵敏度 = (j+k+l)(n) 软切换增益dBdB(o) 分集增益 dBdB(o) 其它增益/损耗dBdB(o) 人体损耗dBdB(p) 对数正态衰落边限 dBdB(q) 最大路径损耗= d1-m+(e-f)+o+n+o -pdBdB(r) 最大范围 mm19预算表说明320预算表说明(a0) 每信道的平均发射功率 (dBm) 每信道的平均发射功率定义为以最大发射功率发射的整个发射周期上的总发射功率的平均值。 (a1) 每业务信道的最大发射功率 (dBm) 每业务信道发射功率定义为对于一个业务信道，发射机输出的最大功率。(a2) 最大总发射功率 (dBm) 最大总发射功率是发射机输出的所有信道的功率集合的最大值。(b) 馈线、连接器和合并器等损耗（发射端）(dB) 发射端从发射机输出到天线输入这一段的损耗值。 (c)发射天线增益 (dBi) 发射端天线的最大增益。 (d1)每业务信道的有效发射功率 (dBm) 发射机输出的每业务信道最大发射功率（dBm）、发射端系统损耗(-dB)、以及发射天线增益的 总和。 (d2)发射机总有效发射功率 (dBm) 发射机输出的最大总发射功率（dBm）、发射端系统损耗(-dB)、以及发射天线增益的总和。 (e)接收天线增益 (dBi) 接收天线的最大增益。 (f)电缆、连接器和合并器等损耗（接收端）(dB) 接收端从接收天线输出到接收机输入这一段的损耗值。21预算表说明(g)接收机噪声系数 (dB) 接收系统在接收机处的噪声系数。 (h), (H)热噪声密度 (dBm/Hz) 热噪声密度, No, 定义为接收机输入端每Hz的噪声功率。注意，(h)是对数表示的单位， (H)是线 性的单位。 (i) 干扰余量 (dB) 接收机不仅存在热噪声，还存在干扰，干扰余量是由于系统的带内干扰引起的有效噪声的增加 。假设系统负荷因子是（前向链路的定义为总发射功率与最大发射功率之比，反向链路的 定义为1-No/(No+Io)，No是热噪声密度，Io干扰密度），那么，对于反向链路，干扰余量 =10log1/(1-)。 (j)总有效噪声加干扰密度 (dBm/Hz) 总有效噪声加干扰密度(dBm/Hz)是接收机噪声系数、热噪声密度和干扰余量之和，也就是j = g+h+I接收机噪声系数+热噪声密度 + Eb/(No+Io) (k)信息速率(10Log(Rb) (dBHz) 信息速率是业务信道的比特速率。 (l)Eb/(No+Io) (dB) 每信息比特能量与总有效噪声和干扰密度之比。Eb/(No+Io) 必须满足特定环境下的质量要求。 (m)接收机灵敏度 (j+k+l) (dBm) 为满足要求的Eb/(No+Io)所需的接收机输入端的信号功率。22预算表说明(n)软切换增益Hand-off Gain/Loss (dB) 在小区边界进行软切换而获得的增益。假设两个小区的平均路径损耗相同，软切换增益应按50%的 阴影相关性计算出。 (o)分集增益 (dB) 采用分集技术带来的增益。分集增益可以根据接收路径的相关性计算出来。注意，分集增益不能 计算两次。例如：如果分集增益在Eb/(No+Io)的要求中已经包括了，那么这里就不能再加进来。 (o) 人体损耗 (dB) 人体损耗是因为人体本身导致的。损耗。 (o)其它增益 (dB) 附加的增益是为今后采用更先进的技术留下的。. (p)对数正态阴影边界 (dB) 对数正态阴影边界定义为独立小区的小区边限，它是为达到一定的覆盖效率而留的，由覆盖效率 和阴影衰落的标准差决定。 (q)最大路径损耗 (dB) 最大路径损耗是小区边界处允许的最大损耗。 = d1-m+(e-f)+o+o+n-o-p =每业务信道的有效发射功率接收机灵敏度+(接收天线增益 电缆、连接器和合并器等损耗)+分 集增益 +其它增益 +软切换增益人体损耗 对数正态阴影边界 =(发射机最大总发射功率发射端馈线、连接器与合并器等损耗+发射天线增益)(接收机噪声系数 +热噪声密度+干扰余量+信息速率 +Eb/(No+Io)+(接收天线增益接收端电缆、连接器与 合并器 等损耗)+分集增益+其他增益损耗+软切换增益人体损耗对数正态阴影边界 注意，实际计算中，还根据室内覆盖或车内覆盖减去相应的穿透损耗。 (r) 最大范围(km) 最大范围根据最大路径损耗计算出来。23