无线宽频网络设计规划研究分析报告.docx

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无线宽频网络设计规划研究分析报告

WIFIRFSYSTEMDESIGN

无线宽频网络设计规划研究报告

7/2/2005

A．Introduction

Coverage,interference,andblockingconsiderationsarethecenteroftheRFsystemdesignwork.ForanypointintheserviceareaoftheRFsystem,wemustfirsthaveenoughRSLinbothuplinkanddownlinkdirections.Therequiredsignalismainlytocombatthenoiseintheenvironment.Inananalogvoicesystem,thisRSLprovidesthesystemwithenoughS/Nsothatthevoicequalityisacceptable.Inadigitalsystem,theS/NrendersalowenoughBERsothattheamountofretransmissioniswithinlimitandthesystemcanoperatenormally.Coveragecanbeimprovedbyraisingthetransmitterpowerorbyinstallingmoretransmittersites.Butdoingsowillhaveimpactontheothertwodesignconsiderationsletalonethecostfactor.

含盖,干扰,以及通讯堵塞等问题的考虑.是R/F系统设计工作的中心议题.在无线电通讯系统含盖范围内的每一个地点.我们必须要提供足够的讯号.足够的讯号应定义为同时满足下行（Downlink）及上行（Uplink）两种含盖的需求.这种足够的讯号同时被要求能克服外在环境中噪声的阻碍.在复频式的通讯系统中.最低同意讯号强度（RSL）应该满足系统中主讯号与噪声的比值（S/N）.在这种条件下.通话的品质是能够被同意的.在数字式的通讯系统中.主讯号与噪声的比值.可提供RF系统工程师计算出最低的误码率.使得讯号重复传输的情况减少到最小.使得系统能正常的运作.工程师可借着这些资料来提供基地台的增减及天线输出功率大小的参数.含盖设计的好坏也阻碍到干扰及频道堵塞的问题考虑以及系统的成本因素.

Theco-channelinterferencehassimilareffectasthenoise.Italsodeterioratesthecommunicationsqualityandmustbecontrolled.RaisingthepowerofatransmittercanimproveSIRandthecommunicationqualitybuttherearelimitstothemaximumpoweratransmittercanhave.Besides,raisingthepowerofonetransmittercanraisetheinterferenceatotherreceiversandadverselyimpacttheperformanceofthewholesystem.Consequently,arbitrarilyraisingtransmitterpowerdoesnotseemtobeaviablesolution.

同频干扰和噪声对R/F系统阻碍的效果是相同的.它同样能够使通讯品质恶化.因此同频干扰也必需要加以操纵.提高输出功率能够加强讯号和干扰的比值（SIR）并改善通讯的品质.然而输出功率有一定的限制.此外,输出功率的提高.同时也提高了干扰的强度.这对系统的整体通讯品质.会产生负面的阻碍.而且任意提高输出功率.并不是系统最佳的解决方案.

Theco-channelinterferencecomesasanunavoidableconsequenceofchannelreuse.ThechannelcanbeafrequencychannelinanFDMAsystem,atimeslotinaTDMAsystem,oracodeinaCDMAsystem.Theamountofco-channelinterferenceisdeterminedbyhowthechannelsarereusedspatially.Thisistheessenceofcellularsystems.Ifthechannelsareusedmorefrequentlyinanattempttoenhancethesystemcapacity,theco-channelinterferencetendstoincreaseandthecommunicationqualitydeclinesandviceversa.Itistheprudentbalanceofthesetwoconflictingconsiderationsthatproduceanoptimumsystem.

由于无线电通讯系统频道有限而必须重复使用的时候.同频干扰确实是不可幸免而必须面对的问题.不论它是使用frequencychannel的FDMA系统.或是使用timesiot的TDMA系统.或是使用code来操纵的CDMA系统.同频干扰的情况差不多上由频道重复使用的次数及空间来决定的.这确实是蜂巢通讯系统的差不多精神.假如系统企图增加通讯的容量而频繁的重复使用频道.同频干扰就不可幸免的增加.系统的通讯品质则下降.反之亦然.系统规划的重要课题确实是如何仅慎小心的取得两者之间的平衡.来造就一个最优良的通讯系统.

Thelastconsiderationistheblocking.Thedensityofsitesneedberoughlyproportionaltothetrafficratesothatblockingcanbereducedtoadesiredlevel.Alltherethreefactorsareinterrelated.Forexample,inaruralareaweonlyneedtodeploysitessparsely.Butbecauseofthecoverageconsideration,thetransmitterpowersneedbehigh,orhightowerneedbeusedsothateachtowerhasawidercoveragearea.

最后一个问题是频道堵塞.基地台设立的密度是视通话量的多寡而来决定的.如此频道堵塞的情形就能够降低到一个理想的水准.然而这三个因素在R/F系统的设计里.是会相互阻碍的.举例来讲.在乡下人口密度较小的地区.我们只需要建置较少的基地台.然而在考量含盖因素的问题之下.我们需要调高天线的输出功率.或增加天线的高度.以加大基地台含盖的范围.

Otherfactors,likechannelassignment,antennagains,orientationbothintheverticalandhorizontaldirections,powercontrol,allneedbeconsideredinacompletesystemdesign.Additionally,RSLcontoursarenotcircularbecausethegroundisnotflatandtherearerestrictionsastowhereasitecanbehavefurthercomplicatedeploymentofarealsystem.Inthisarticle,twoWi-FiRFsystemsareconsideredtoillustratesomeofthedesignaspectsofarealcellularsystem.

有关其它可能阻碍到R/F系统设计的因素.如频道的安排.天线增益.天线水平和垂直方向的定位.输出功率的操纵等.在一个完整的系统设计里.这些因素都应该被考虑在内的.除此之外.讯号同意范围的外形因为地形的不规则.使得它的轮廓并不是一个圆形的.由于外在环境的限制.使得正确的系统天线选址及布建.变得更为复杂.在这篇文章里.我们举出了两个Wi-FiRF系统的设计.来论述蜂巢无线电通讯系统在R/F设计上.差不多的观念和方法

Inthisarticle,outdoorareasneedbecoveredupto90%andindoorareasareignored.Mainly,threenon-overlappingchannelsareusedwhenco-channelinterferenceisconsidered.Partiallyoverlappingchannelsarealsopotentialcandidateswhenspatialseparationprovesappropriate.Adjacentchannelinterferenceisconsideredinthisregard.

在本案例里.室外涵盖被要求达到90%以上.室内涵盖则不在本案例的讨论范围之内.一般的无线局域网络（WiFi）在频道使用上.只选择了三个没有频谱重叠的频道.这种设计使得频道的重复使用变得特不困难.造成同频干扰变得更加严峻.因此当同频干扰被处理的同时.其它有频谱重叠的频道也能够一并被考虑使用在系统中.因此.邻频干扰的问题也一并列入系统设计的考虑条件内.

B．Coverage

Oneareaofsize1600mby1200minTaipeibasinisusedtoillustratetheprocessofcoveragecalculations.ThisexampleisshowninFigure1below.ThebuildupsareextractedfromtheGISmapandareshowninpink.SixtyAP’s,s1–s60,areconsidered.Theyareindicatedwithredcircles.Agridisusedtofacilitateallcalculations.Thegridhas20,000divisionsperarcdegree.Consequently,thegridcelldimensionisa