1,WCDMA系統(tǒng)上下行容量分析,2001年10月,2,容量覆蓋質(zhì)量,容量、質(zhì)量、覆蓋三者間的密切關(guān)系,3,容量覆蓋質(zhì)量,GSM系統(tǒng)的容量、覆蓋、質(zhì)量關(guān)系容量基本上由硬件資源決定：一個(gè)載波有8個(gè)時(shí)隙，可用的載波數(shù)和復(fù)用方式?jīng)Q定了最大同時(shí)連接數(shù)目覆蓋由上下行發(fā)射功率決定（鏈路平衡問題）通話質(zhì)量由干擾情況決定通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)（復(fù)用方式、復(fù)用距離、跳頻等）控制干擾，保證質(zhì)量在GSM系統(tǒng)中，三者間沒有直接的聯(lián)系，可以獨(dú)立分析、獨(dú)立設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于頻率規(guī)劃,4,容量覆蓋質(zhì)量,WCDMA系統(tǒng)的容量、覆蓋、質(zhì)量關(guān)系WCDMA系統(tǒng)是自干擾系統(tǒng)，容量、覆蓋、質(zhì)量之間密切相關(guān)容量覆蓋設(shè)計(jì)負(fù)載增加，容量增大，干擾增加，覆蓋減小（應(yīng)用實(shí)例：小區(qū)呼吸）容量質(zhì)量通過降低部分連接的質(zhì)量要求，可以提高系統(tǒng)容量（應(yīng)用實(shí)例：通過外環(huán)功控降低目標(biāo)BLER值）覆蓋質(zhì)量通過降低部分連接的質(zhì)量要求，同樣可以增加覆蓋能力（應(yīng)用實(shí)例：對(duì)路徑損耗大的連接通過AMRC降低數(shù)據(jù)速率）,干擾,干擾是容量分析的關(guān)鍵,5,WCDMA上行容量分析,6,上行干擾構(gòu)成,Iown：來(lái)自本小區(qū)用戶的干擾Iother：來(lái)自鄰近小區(qū)用戶的干擾PN：接收機(jī)噪聲底,7,上行干擾構(gòu)成,接收機(jī)底噪PNPN=10lg(KTW)NFK：波爾茲曼常數(shù)，=1.3810-23J/KT：開氏溫度，常溫為290KW：信號(hào)帶寬，WCDMA信號(hào)帶寬3.84MHzNF：接收機(jī)噪聲系數(shù)10lg(KTW)=-108dBm/3.84MHzNF=3dB（宏蜂窩基站典型值）PN=10lg(KTW)+NF=-105dBm/3.84MHz,8,上行干擾構(gòu)成,Iown本小區(qū)用戶干擾每一個(gè)用戶必須克服的干擾：ITOT-PjPj為用戶j的接收功率假設(shè)功控理想，有：由此，求得Pj：本小區(qū)用戶干擾為所有用戶到達(dá)接收機(jī)功率的和：,9,上行干擾構(gòu)成,Iother鄰區(qū)用戶干擾鄰區(qū)用戶干擾難以進(jìn)行理論分析，與用戶分布、小區(qū)布局方式、天線方向圖等相關(guān)定義鄰區(qū)干擾因子當(dāng)用戶均勻分布時(shí)對(duì)于全向小區(qū)，鄰區(qū)干擾因子典型值0.55對(duì)于3扇區(qū)定向小區(qū)，鄰區(qū)干擾因子典型值0.65,10,上行干擾構(gòu)成,定義,有,11,上行干擾構(gòu)成,求得,假設(shè)所有用戶為12.2kbps話音用戶，解調(diào)門限EbvsNo=5dB話音激活因子vj=0.67鄰區(qū)干擾因子i=0.55,12,上行負(fù)載因子,定義上行負(fù)載因子負(fù)載因子等于1時(shí)，ITOT達(dá)到無(wú)窮大，此時(shí)對(duì)應(yīng)的容量稱為極限容量在前述假設(shè)下，極限容量約為96個(gè)用戶,13,負(fù)載因子與干擾,根據(jù)前述關(guān)系，噪聲上升：,50%負(fù)載3dB60%負(fù)載4dB75%負(fù)載6dB,14,分析,前述理論分析顯式或隱式地使用了以下簡(jiǎn)化沒有考慮軟切換的影響處于軟切換狀態(tài)的用戶，產(chǎn)生的干擾略小于普通用戶沒有考慮AMRC和混合業(yè)務(wù)的影響AMRC降低部分用戶的話音業(yè)務(wù)速率，使它們產(chǎn)生的干擾降低，增加了系統(tǒng)支持的用戶數(shù)。（代價(jià)是這些用戶的通話質(zhì)量有所降低）不同的業(yè)務(wù)具有不同的數(shù)據(jù)速率和解調(diào)門限，雖然原則上仍可利用上述方法進(jìn)行分析，但會(huì)使計(jì)算過程復(fù)雜化由于移動(dòng)傳播環(huán)境的時(shí)變特性，即使是同一業(yè)務(wù)，解調(diào)門限也是時(shí)變的理想功控假設(shè)實(shí)際系統(tǒng)的功控命令有一定誤碼，使得功控過程非理想，降低系統(tǒng)容量假設(shè)用戶分布均勻，鄰區(qū)干擾恒定,15,分析,要考慮以上各種因素的影響，系統(tǒng)仿真是更為精確的方法：靜態(tài)仿真：Monte_Carlo方法動(dòng)態(tài)仿真,16,容量設(shè)計(jì),為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)不能按照極限容量進(jìn)行設(shè)計(jì)極限容量對(duì)應(yīng)無(wú)限大的干擾上升，實(shí)際系統(tǒng)中UE沒有這樣大的發(fā)射功率去克服干擾負(fù)載因子越大，新用戶接入帶來(lái)的干擾上升越大，有可能導(dǎo)致已有連接中斷由于移動(dòng)環(huán)境的時(shí)變特性，負(fù)載越重，網(wǎng)絡(luò)越不穩(wěn)定宏蜂窩的設(shè)計(jì)負(fù)載一般不超過75%對(duì)應(yīng)6dB的干擾上升,17,下行容量分析,18,下行干擾構(gòu)成,Iown：來(lái)自本小區(qū)基站發(fā)射信號(hào)的干擾Iother：來(lái)自鄰近基站發(fā)射信號(hào)的干擾PN：接收機(jī)噪聲底,19,下行干擾構(gòu)成,接收機(jī)底噪PNPN=10lg(KTW)NFK：波爾茲曼常數(shù)，=1.3810-23J/KT：開氏溫度，常溫為290KW：信號(hào)帶寬，WCDMA信號(hào)帶寬3.84MHzNF：接收機(jī)噪聲系數(shù)10lg(KTW)=-108dBm/3.84MHzNF=7dB（UE典型值）PN=10lg(KTW)+NF=-101dBm/3.84MHz,20,下行干擾構(gòu)成,Iown本小區(qū)干擾下行各用戶用相互正交的OVSF碼區(qū)分，在沒有多徑的靜態(tài)傳播條件下，沒有相互干擾在多徑傳播條件下，會(huì)有一部分能量無(wú)法被RAKE接收機(jī)檢測(cè)而成為干擾信號(hào)。定義正交化因子來(lái)描述這一現(xiàn)象式中，PT為基站發(fā)射總功率，包括專用信道發(fā)射功率和公共信道發(fā)射功率,21,下行干擾構(gòu)成,鄰區(qū)干擾Iother鄰區(qū)基站的發(fā)射信號(hào)會(huì)對(duì)當(dāng)前小區(qū)的用戶造成干擾。由于使用的擾碼不同，這些干擾都是非正交的假設(shè)業(yè)務(wù)均勻分布，所有基站的發(fā)射功率相等。系統(tǒng)中共有K個(gè)鄰區(qū)基站，其中第k個(gè)基站到用戶j的路徑損耗為PLk,j。則有：,22,下行容量計(jì)算,同樣假設(shè)功控理想，有,得到,23,下行容量計(jì)算,因?yàn)?有,24,下行容量計(jì)算,求解PT得到,其中ij為用戶j的鄰區(qū)干擾因子，定義為：,25,下行容量計(jì)算,根據(jù)前述分析，可以定義下行負(fù)載因子：當(dāng)下行負(fù)載因子達(dá)到100%時(shí)，基站發(fā)射功率達(dá)到無(wú)窮大，此時(shí)對(duì)應(yīng)的容量為極限容量,26,分析,與上行容量理論計(jì)算不同，下行容量計(jì)算公式中的j、ij都是與用戶位置有關(guān)的變量。也就是說，下行容量與用戶的空間分布相關(guān)，因而只能通過系統(tǒng)仿真確定,27,下行容量仿真,仿真參數(shù)設(shè)置,28,下行容量仿真,仿真結(jié)果,29,下行容量仿真,仿真結(jié)果分析基站發(fā)射功率43dBm（20W）時(shí)，支持的最大用戶數(shù)約為114個(gè)一般為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，不允許基站平均發(fā)射功率超過最大發(fā)射功率的75%，即41.7dBm，此時(shí)能夠支持的用戶數(shù)為111個(gè)這個(gè)結(jié)果與上行容量相比要大得多，所以在這樣的設(shè)置條件下，WCDMA容量是上行受限，