CDMA容量优化培训讲义(日讯)

合理的网络规划
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前、反向干扰的区别
• 干扰源不一样，前向干扰主要来自本扇区和邻扇区的基站，反 向干扰主要来自本扇区和邻扇区的用户。 • 接收机底噪不同，前向干扰的底噪是移动台的底噪，反向干扰 的底噪是基站的底噪。 • 前向干扰主要源于多径，与扇区覆盖半径，移动台距离基站位 置、传播环境都有很大关系；反向干扰主要与扇区负载有关， 扇区内用户越多，反向干扰越大。 • CDMA的前向和反向干扰都要考虑三部分内容：接收机底噪、 本扇区内的干扰、相邻扇区的干扰。 • CDMA的前向和反向干扰是不尽相同的，反向干扰可以定量分 析，前向干扰由于其复杂性和不确定性，只能定性分析。
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网络干扰分析
在CDMA系统中，所有扇区可共用相同频谱，这一点对提高 CDMA系统容量非常有利。但也正是同频复用的原因，系统存在 多用户间的干扰，这种多址干扰则又限制系统的容量。
无线系统容量是由前、反向链路共同决定的，规划容量时，
必须从前向链路和反向链路两个方面进行分析。
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干扰分析
干扰受限模型
其他信道功率
Ptraf
业务信道功率
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反向干扰分析
接收机底噪 PN
PN = 10lg(KT) ＋ NF • K：波尔兹曼常数，= 1.38×10-23 J/K • T：开氏温度，常温为 290 K • NF：接收机噪声系数 10lg(KT) = -174dBm NF = 3.2dBm （IS2000宏蜂窝基站典型值，95基站典型值为5dB）
100km/h
50% 2% 0.55 0.086 2.5 2.55 6.6 78.5 66.8 5.08 117.2 99.6 3.4 138.5 117.7 2.59 145.7 123.8 2.15 131.5 111.8 1.54 118.8 101.0
50% 50% 2% 2% 0.55 0.55 0.086 0.086 2.5 2.5 2.55 2.55 语音业务取0.4 7 7.8 70.6 56.9 60.0 48.4 5.57 6.34 103.1 84.2 87.6 4.11 113.0 96.0 3.01 128.4 109.1 2.47 118.7 100.9 1.98 102.1 86.8 71.5 4.96 88.1 74.9 3.64 105.9 90.1 3.01 99.5 84.6 2.51 84.8 72.1
PN = 10lg(KT) + NF = -166dBm
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前向干扰分析
I oc 本扇区用户干扰
本扇区前向相干解调,干扰来源于多径 • 包括直射路径以及反射路径等信号 • 对于距离基站较近的移动台，同小区同信道干扰占主要部 分 • 对于基站边缘的移动台，邻小区的干扰占主要部分
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前向干扰分析
Isc 邻区用户干扰
为上行负载因子：
注意：
• 假设功率控制理想 • 假设邻区干扰恒定
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反向干扰分析
负载因子与反向干扰的关系：
50% 负载 — 3dB 60% 负载 — 4dB 75% 负载 — 6dB
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前向干扰分析
• 在前向链路中，移动台接收的噪声同样由三部分组成： 热噪声、从本扇区基站来的干扰、从其它扇区基站来的 干扰：
软阻塞：基站有足够的信道可用，但是由于在该基站覆盖范围内已经有 很多用户，如果增加一个用户，就会使干扰高于事先设定的门限值，这次
呼叫就会被拒绝，为了获得更大的系统容量，运营商可以降低质量要求，
降低阻塞负荷，这样系统容量随着质量指标的改变而改变。 软阻塞属于一种指标阻塞，随着不同负荷和不同业务质量要求而有不同
• 前向链路系统同样受到其它基站的干扰，在服务 扇区内的基站将收到周围邻扇区基站信号的干扰。 • 邻区干扰与用户分布情况密切相关,在基站附近, 邻区干扰很小。在基站覆盖边缘,邻区干扰很大。
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如何控制干扰
网络中干扰带来的影响
切换成功率
接入效率
掉话率 通话质量
干扰控制方法
提高功率控制精度 提高Rake接收效率
邻区用户干扰难以进行理论分析，与用户分布、实际蜂窝布局、邻 区负荷、天线方向图等紧密相关 定义邻区干扰因子
当用户均匀分布时 • 对于全向扇区，邻区干扰因子典型值 0.45 • 对于 3 扇区定向扇区，邻区干扰因子典型值 0.55
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反向干扰分析
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反向干扰分析
根据前述关系，定义噪声上升：
其中
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容量规划
•CDMA网络的容量具有软容量特性 CDMA是一个自干扰系统，容量与干扰 密切相关
•CDMA系统的容量与覆盖息息相关
•CDMA网络的容量规划是在一定话务模 型下的规划
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CDMA 系统的软容量
CDMA软容量特性的另一种表现形式是小区间的软切换和呼吸性能对 本小区容量的影响，呼吸性能是指各个小区的覆盖区域大小是动态的，当 相邻小区间负载一轻一重时，负载重的小区通过减少本小区的导频发射功 率，使本小区的边缘用户由于导频强度不足切换到负载轻的小区，实现了 负载分担，增加了本小区的容量。 分析CDMA的软容量特性，需要引入软阻塞：
– Nt=No+Isc+Ioc
• 前向链路由于移动台在扇区内随机分布，干扰随着移动 台离基站位置距离改变而改变。情况比较复杂，不能进 行定性分析，在实际中通常采用仿真的方法得到系统的 干扰情况。
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前向干扰分析
接收机底噪 PN
PN = 10lg(KT) ＋ NF • K：波尔兹曼常数，= 1.38×10-23 J/K • T：开氏温度，常温为 290 K • NF：接收机噪声系数 10lg(KT) = -174dBm NF = 8dB （手机噪声系数）
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典型反向容量
静止 系统平均负荷 业务阻塞率 干扰因子 基本参数 二阶干扰因子 功控方差(dB) 扇区化因子 激活因子 业务解调门限 IS95语音 全向基站吞吐量(Kbps) 定向载频吞吐量(Kbps) 业务解调门限 1X9.6K 语 全向基站吞吐量(Kbps)
音
3km/h
8km/h
30km/h
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CDMA 1X系统软容量分析
如果功放不能提供足够的前向功率（如由于蜂窝布局不当造成用户 大都处于小区边缘或者越区覆盖严重，造成前向业务信道功率过大 和软切换比例过大），系统容量可能就会是前向受限。另外，软切 换增加了反向的容量但使前向容量减少 CDMA系统前向链路所能支持的最大移动台数与反向链路能支持的移 动台的最大数目不同。一般地，CDMA系统的容量取决于反向链路的 容量，反向容量和负载作为设计依据，前向 容量分析采用仿真方式
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反向容量分析
•
反向容量模型 反向容量典型值
•
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CDMA 1x反向容量模型
对于反向容量，由于在给定时间的用户数是随机的，而且来自任一个用户的 干扰也是随机变量，所以我们用阻塞概率来估算扇区的容量，并基于用户的呼叫 业务和用户干扰的概率分布的假设前提下估算：
2 2 W 2 X 0 M e (1 ) R Q( ) 2 2 M 2 2 e 2 (1 )
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概述
影响CDMA通信系统容量的主要参数是： 处理增益、Eb/No、话音负载周期、CDMA再用效率 以及基站天线扇区数。 CDMA系统中全部用户共享一个频带资源，用户信 号的区别只是所有的码型不同，当系统满负载时，再增加 少数用户，网络不会出现阻塞现象，而只会使话音质量下 降，软容量在话务量高峰期，就可以适当降低系统的误码 性能，降低接收机的接收门限适当增加系统的用户。 CDMA是个干扰受限的系统，因此，它的软容量特 性还表现在相邻小区负载的变化对小区容量的动态影响下， 当相邻小区同时通信的用户数减少时，对本小区的干扰也 减少，本小区容量将增大。反之，本小区容量将减少。
PN = 10lg(KT) + NF = -170.8dBm
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反向干扰分析
I own 本扇区用户干扰
每一个用户必须克服的干扰：ITOT - Pj • Pj 为用户 j 的接收功率 假设功控理想，有：
由此，求得 Pj：
本扇区用户干扰为所有用户到达接收机功率的和：
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反向干扰分析
Iother 邻区用户干扰
ITOT=Iown+Iother+PN+T
Iown Iother PN 来自本扇区用户的干扰 来自邻近扇区用户的干扰 接收机底噪; T 外界干扰
功率受限模型
PTOT=Ppil+Psync+Ppag+Ptraf+Pother
Ppil 导频信道功率; Psync 同步信道功率
Ppag
Pother
寻呼信道功率;
CDMA系统容量优化
培 训 讲 义
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容量优化
• 概述 • 容量规划 容量与干扰、覆盖、功控的关系 前向容量的分析 反向容量的分析 • 优化目标 • 优化措施 • 案例
2
概述
在CDMA蜂窝通信系统的扇区中，在可容忍的相互干 扰下，可同时接入基站的移动用户个数就是该扇区的容量。 CDMA系统的容量是干扰受限的，把所有的资源联合分 配给同时接受服务的用户共同使用，各个用户共同使用同 一频率和时隙，每个用户的信号对其他的用户而言都是干 扰，系统中多增加一个用户，系统的总干扰就会升高，相 应的系统中原来的用户的接收信噪比就会随之降低，因此， 限制CDMA系统通信容量的主要原因就是系统中存在着多 址干扰。CDMA系统采用的功率控制技术，其目的就在于 控制每个移动台信号的功率电平，使它们到达基站时都达 到最小所需的信噪比，既维持了高质量通信又不对占用相 同信道的其他用户产生不必要的干扰，从而使系统容量达 到极限。
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CDMA 1x极限容量模型
根据反向业务的干扰模型，可以得到CDMA 1x语音业务的极限容量模型