W专题指导书 链路预算工具详细设计说明书0204A35.docx
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W专题指导书链路预算工具详细设计说明书0204A35
华为技术有限公司
HuaweiTechnologiesCo.Ltd.
产品版本
密级
V100R001
内部公开
产品名称:
WCDMARNP
共38页
WCDMARNP专题指导书
链路预算工具详细设计说明书
（仅供内部使用）
拟制:
URNP-SANA
日期：
2002-08-17
审核:
日期：
审核:
日期：
批准:
日期：
华为技术有限公司
版权所有XX
修订记录
日期
修订版本
描述
作者
2002-08-17
1.00
初稿完成
王明敏
2002-12-27
1.10
更新链路预算表格至3.10版，主要包括以下修改：
1.根据最新（12.16提供）仿真结果更新链路性能数据，包括上下行解调性能，上下行快速功控余量
1.改变表格中外界环境噪声的输入方式，以避免环境干扰余量与系统噪声性能关联。
同时根据以往的测试报告，设置2GHz频段环境噪声缺省值为-104dBm
1.根据小区半径查表获得下行干扰余量计算所需的下行干扰余量值，取值来源：
【Mehta&GreensteinVTC'02】
1.室外用户可以利用穿透损耗余量获得比室内用户更高的覆盖概率，在覆盖概率要求设置中考虑这一因素的影响。
1.噪声系数直接通过查表得到，以减少将来产品指标变化的更新工作量
王明敏
2003-05-10
3.30
更新链路预算表格至3.30版，更正项：
2.修改下行干扰余量计算中的耦合损耗部分，原来的公式为“C38+C13+C33-C14-C18+C19+1.4”，对应小区边缘的平均耦合损耗，修改后的公式为：
“C38+C13+C33-C14-C18+C19+1.4+C36-D37”
王明敏
2003-05-10
3.30
更新链路预算表格至3.30版，新增特性：
3.增加链路预算结果导出的功能，便于在规划文档中引用链路预算结果
4.增加附属表格“下行干扰余量参数”，使其中的基站最大发射功率及邻区干扰成为用户可设置参数
5.在上行分集配置中增加无收分集选项。
此配置在高速公路应用场合有可能应用
6.Sheet“软切换多小区增益”中的边缘覆盖概率最大限制从90%增加到98%
7.隐藏链路性能数据表格“NodeB_Perf”和“UE_Perf”及宏代码，以确保信息安全
2003-05-10
3.30
更新链路预算表格至3.30版，修改内容：
8.根据链路仿真组提供的《WCDMARNP专题技术研究链路性能数据》Ver1.0更新链路性能数据
9.根据射频组提供的数据更新噪声系数数值
10.修改UE发射功率为用户可设置参数，并将缺省值固定为21dBm。
上一版本中UE发射功率话音业务为21dBm，数据业务为24dBm
11.将基站灵敏度的参考点从塔放口修改为基站机顶口
12.背景噪声缺省值从-104dBm修改为-200dBm，对应无干扰场景，以便与其它厂商链路预算结果的比较
13.将室外覆盖要求下穿透损耗缺省值由0dB更改为8dB，对应车内覆盖的要求
14."Tool"表中C11单元格与"LinkBudget"表中C34建立关联，使边缘覆盖概率需求计算工具中的阴影衰落标准差数值与当前设置同步
15."Tool"表中C3增加避雷器损耗的考虑，典型取值从0.8dB改为1.0dB
16.增加配置塔放时上下行馈缆损耗处理方式差异的考虑。
用户设置机顶到塔放间馈缆损耗值，塔放到天线间损耗统一设置缺省值0.7dB，上行在天线口噪声系数中考虑，下行在用户设置值基础上求和得到下行总馈缆损耗
17.由于产品尚未支持，删除CS144/CS384这两种承载类型。
王明敏
2003-05-10
3.30
详细设计说明书除针对以上修订增加描述外，还包括以下修改：
18.增加下行干扰余量计算中由于频率差导致的耦合损耗差异项1.4dB的说明
王明敏
2003-09-10
3.40
更新链路预算表格至3.40版，修改内容：
1、根据链路仿真组提供的《WCDMARNP专题技术研究链路性能数据》Ver2.10更新链路性能数据
2、增加TU30和RA250多径信道模型
3、考虑了BLER影响，BLER缺省值为
AMR12.21%
CS640.1%
PS645%
PS1445%
PS3845%
4、目前链路预算链路上行性能采用收端性能;
5、链路预算导出结果出错bug已修改；
6、考虑了下行快衰落余量；
7、如果快衰落余量为负值，则令其为0；
8、ASSET标准宏蜂窝模型参数k1~k7缺省值同Cost231-Hata保持一致;
杨士杰
2003-09-10
3.41
更新链路预算表格至3.40版，修改内容：
1、天线增益处增加了对交叉极化天线slantloss的描述；
2、修改了使用链路预算工具时，如果再打开另一个Excel文件，链路预算工具异常，需要刷新的bug；
3、更新了软切换对抗慢衰落增益表格，扩展了边缘覆盖概率，目前支持2%到98%；
杨士杰
2003-10-29
3.42
更新链路预算表格至3.42版，修改内容：
1、UE最大发射功率对于业务速率小于64k业务取值为21dBm，对于业务速率大于或等于64k，UE最大发射功率取为24dBm；
杨士杰
2003-12-11
3.50
更新链路预算表格至3.50版，修改内容：
1、根据产品提供的数据，更新了有无塔放情况下的噪声系数；
2、根据王胜友的建议，修改了Asset模型的缺省参数；
3、Tools工作表中的路径损耗因子根据所选择的传播模型计算；
杨士杰
表目录
图目录
WCDMARNP专题技术研究
链路预算工具详细设计说明书
关键词：
WCDMA，链路预算，LinkBudget
摘要：
本文对链路预算3.40版的参数设置、实现技术、使用方法进行介绍。
缩略语清单：
缩略语
英文全名
中文解释
1
简介
1.1目的
本文为3.40版链路预算工具详细设计说明书，对链路预算工具的原理、实现技术及使用进行说明。
1.2范围
本文档分以下几个部分进行说明：
1.实现技术：
简单介绍链路预算工具的实现技术
2.各参数设置分析：
详细介绍各参数的设置方式和设置值
3.函数定义：
链路预算工具中的自定义函数的说明
4.使用说明：
对链路预算工具使用中可能遇到的问题进行解释
2实现技术
当前版本链路预算工具使用Excel实现，使用了以下特性：
1.窗体控件：
组合框、复选框、分组框
2.自定义函数
应用方式参见后文的说明和Excel帮助文件。
3各参数设置分析
3.1分析场景Scenarios
3.1.1地区类别Morphology
采用通常的区分方法，把小区覆盖目标地区分为以下几类：
1.密集城区DenseUrban
2.普通城区Urban
3.郊区SubUrban
4.农村RuralArea
5.高速公路HighWay
所处环境的不同影响到链路预算表格中以下参数（主要参见Senarios表格）：
1.建筑物穿透损耗均值
2.阴影衰落标准差
3.传播模型及路径损耗因子
在链路预算工具使用中，还应注意根据目标地区类别的不同，设置以下参数的合理取值：
1.多径信道模型
2.扇区化
3.是否需要室内覆盖
4.基本业务（需要保证连续覆盖的业务）
5.基站配置：
是否使用塔放，分集方式选择
6.小区负荷
7.基站天线高度
8.馈缆损耗
3.1.2多径信道模型ChannelModel
目前链路预算工具中，主要根据3GPPR4TR25.943V4.0.0（2001-06）中的建议，使用以下几种典型信道：
1.Static：
静态信道，无多径
2.TU3：
典型城区步行速度
3.TU50：
典型城区普通车速
4.TU120：
典型城区高速
5.RA120：
开阔地区高速
6.RA250：
开阔地区高速列车（？
）
7.HT120：
山区高速
使用中应根据需要选择合适的多径信道类型。
这一设置主要影响到链路预算表格中以下参数：
1.链路性能（解调EbvsNo要求）：
参见EbvsNo（BS）及EbvsNo（UE）表格
2.上行小区负载：
使用中合理选取
3.下行小区负载：
使用中合理选取
4.下行干扰余量：
参见表格“Senarios-non-othogonalityfactorvs.multipathchannelmodel”
5.快速功控余量：
6.软切换增益：
对于这些参数，请参考后文的详细说明。
3.1.3扇区化Sectorise
在当前版本的链路预算中，可以设置以下几种扇区化形式：
1.全向Omni
2.3扇区3Sector
3.6扇区6Sector
这一设置影响到链路预算表格中以下参数：
1.天线增益
此外，由于扇区化形式的不同，影响到覆盖区域的变化及软切换比例的变化，所以还应根据需要合理设置以下参数的取值：
1.小区负载CellLoading
3.1.4承载类型BearerType
在这一版本的链路预算中，有以下几种承载类型可供选择：
1.Voice（12.2kbps）
2.CS64
3.CS144
4.CS384
5.PS64
6.PS144
7.PS384
不同的承载类型影响到链路预算表格中以下参数：
1.链路性能（解调EbvsNo要求）：
参见EbvsNo（BS）及EbvsNo（UE）表格
链路预算主要目的是为了确定小区覆盖范围，该范围应根据需要达到连续覆盖的业务（基本业务）确定。
因此，在承载类型选择时，应根据基本业务需要确定。
由于数据业务的不对称性，上下行基本业务可能不同，所以在链路预算工具中提供了分别设置的控件。
3.1.5分集配置DiversityConfiguration
这里的分集配置都是针对NodeB而言。
上行收分集配置种类：
1.2天线收分集
2.4天线收分集
3.无收分集NoDiversity（在高速公路等场景可能有应用）
下行发分集种类：
1.无发分集noDiversity
2.STTD
3.闭环发分集模式一CloseLoop-Mode1
4.闭环发分集模式二CloseLoop-Mode2
分集方式的不同影响到链路预算表格中以下参数：
1.链路性能（解调EbvsNo要求）：
参见NodeB_Perf及UE_Perf表格
3.1.6是否使用塔放TMA（TowerMountedAmplifier）
在馈缆损耗较大的场景中，使用塔放可以有效降低馈缆损耗对接收机灵敏度的恶化。
是否使用塔放的设置影响链路预算表格中以下参数：
1.上行接收噪声系数（定义在天线接头处）
3.1.7室内覆盖IndoorCoverage
根据运营商建设要求确定是否需要做到室内覆盖。
需要注意不同目标地区可能有不同的要求。
这一设置影响链路预算表格中以下参数：
1.穿透损耗
2.阴影衰落余量标准差
3.2TCH最大发射功率MaxPowerofTCH
3.2.1上行最大发射功率
对于UE来说，它的每业务信道最大发射功率就是其额定总发射功率。
虽然RNC可以通过信令对该最大发射功率进行限制，但在进行链路预算时，通常假设该最大发射功率设置为UE的额定发射功率值。
在TS25.101v3.7.0（2001-06）的6.2.1节，规定了4个功率等级的UE：
表1UE功率等级
PowerClass
Nominalmaximumoutputpower
Tolerance
1
+33dBm
+1/-3dB
2
+27dBm
+1/-3dB
3
+24dBm
+1/-3dB
4
+21dBm
_2dB
在目前版本中，这一数值对于语音及速率小于64k的业务，UE最大发射功率取为21dBm，对于64k及64k以上的高速数据业务，UE最大发射功率取为24dBm。
在实际网络规划中，应由用户根据运营商网络实际使用的最小功率等级UE能力设置。
3.2.2下行最大业务信道发射功率
下行链路的每业务信道最大发射功率由RNC设定，对于不同的业务可以有不同的取值。
在本版本的链路预算中，下行最大业务信道发射功率为用户设置项。
使用者应根据业务种类的不同，综合考虑容量需求、上下行链路平衡需求设置合适的值。
3.3馈缆损耗CableLoss
馈缆损耗针对基站侧而言，UE馈缆损耗设置为0dB。
馈缆损耗可以使用"Tools-CableLossEstimation"估计，设置值影响链路预算表格中以下参数：
1.上行接收机噪声系数（参考“噪声系数”说明）
2.下行EiRP
在当前版本的链路预算表格中：
无塔放配置时馈缆损耗定义在机顶口与天线接头之间，此时上下行馈缆损耗相等。
有塔放配置时定义在机顶口和塔放接头之间。
此时上行馈缆损耗用于塔放口噪声系数计算，下行馈缆损耗在此基础上加上由于塔放内双工滤波器导致的插损和塔放与天线间一段跳线的损耗，两者之和典型值0.7dB，详细的分析参见下面的介绍：
3.3.1无塔放配置下的馈缆损耗
在无塔放配置下，机顶到天线口的信号通路上包括：
1.机顶到避雷器跳线一段
2.避雷器
3.避雷器到馈缆跳线一段
4.主馈缆
5.馈缆到天线接头跳线一段
1/2"超柔跳线2GHz损耗典型值0.18dB/m，假设每一段长度均为1.5m，则总的跳线损耗约为0.8dB。
避雷器损耗典型值0.2dB。
主馈缆损耗部分根据所选主馈缆型号和实际使用长度计算得到。
3.3.2配置塔放下的馈缆损耗
在配置塔放的情况下，机顶到塔放口的馈缆损耗估计同无塔放配置，只是其中馈缆到天线接头的跳线变成了馈缆到塔放口的跳线。
塔放到天线口的损耗包括塔放内双工滤波器损耗和塔放到天线接头的跳线损耗。
假设跳线长度1.5m，对应的损耗值约为0.3dB。
塔放内双工滤波器损耗典型值0.4dB（上行&下行）。
对于上行，塔放到天线口的损耗在天线口等效噪声系数计算时计入。
对于下行，这一损耗与用户设置的机顶到塔放间馈缆损耗求和得到总的下行链路馈缆损耗。
3.4人体损耗
人体损耗发生在UE侧，具体取值与使用者的使用习惯有关。
在当前版本的链路预算表格中，对人体损耗的缺省设置值作如下假设：
1.话音业务人体损耗取值3dB
2.数据业务由于以阅读观看为主，UE距人体较远，人体损耗取值0dB
3.5天线增益
3.5.1UE天线增益
参考3GPPTS25.101V2.7.0（2001-06）中6.1节说明，假设UE的天线增益为0dBi
3.5.2BS天线增益
BS天线增益应根据实际选用的天线指标确定。
在当前版本的链路预算表格中，对天线增益的缺省设置值作如下假设：
表2天线增益
使用交叉极化天线时，由于到达电波与天线极化方向的不一致，实际增益会比标称值低一些，这一损失在爱立信和北电的链路预算中单列出来称为slantloss。
取值一般认为在1~1.5dB之间。
我们在链路预算中没有单独考虑这一项，而是折入天线增益中一并考虑，所以虽然使用标称18.5dBi（741794）的天线，但链路预算中设定天线增益为17dBi。
3.6等效全向辐射功率EiRP
EiRP是EquivalentIsotropicRadiatorPower的缩写
EiRP（dBm）
=MaxPowerofTCH（dBm）-CableLoss（dB）-BodyLoss（dB）+GainofAntenna（dBi）
3.7噪声系数
3.7.1UE接收机噪声系数
在当前版本的链路预算表格中，设定UE接收机噪声系数典型值为7dB
3.7.2BS接收机噪声系数
为了统一使用和不使用塔放的情况下噪声系数的计算，将BS接收机噪声系数参考点定义在塔顶天线接头处。
3.7.2.1不使用塔放时
在不使用塔放时，塔顶天线接头处的等效噪声系数等于机顶之前的馈缆损耗加上机顶天线口噪声系数。
以前取的NodeB的机顶天线口噪声系数为2.92dB，这个值是最恶劣情况下的结果，目前统一取为2.2dB。
链路预算中也取此值进行计算。
这样，在无塔放条件下的塔顶天线接头处等效噪声系数=NF_BS+馈缆损耗
3.7.2.2使用塔放时
在使用塔放时，为了保证接收通道的增益恒定，NDDL的增益设置需要根据实际馈缆损耗值调整，保证射频通道增益在38dB左右。
在配置12dB增益塔放条件下，计算得到馈缆损耗与NDDL增益配置及相应的塔顶TMA接头处等效噪声系数关系表如下：
表3馈缆损耗与塔顶天线接头处等效噪声系数关系表
在塔顶天线接头处与TMA之间一般还有一段1/2"超柔电缆连接，假设其引入损耗0.3dB。
则塔顶接头处等效噪声系数等于由上表查到的TMA接头处噪声系数值加上0.3dB。
3.8EbvsNo需求EbvsNoRequired
3.8.1UE解调性能
具体取值由链路仿真组提供，链路预算3.40版对应文档《WCDMARNP专题技术研究链路性能数据》Version2.10
3.8.2BS解调性能
具体取值由链路仿真组提供，链路预算3.40版对应文档《WCDMARNP专题技术研究链路性能数据》Version2.10
3.9接收机灵敏度SensitivityofReceiver
接收机灵敏度是指由接收机底噪决定的最小接收信号强度。
SensitivityofReceiver_TOC（dBm）
=-174（dBm/Hz）+NF_TOC（dB）+10lg[1000*Rb（kHz）]+EbvsNorequired（dB）
为了避免歧义，与产品规格宣传一致，这里使用机顶口噪声系数值计算，而不是前面定义在天线接口处的噪声系数。
相应地，得到的灵敏度也定义在机顶口。
此外，还需了解，这里的接收机灵敏度与3GPPTS25.104V3.7.0（2001-06）中7.2节的参考灵敏度指标不同：
1.配置不同：
协议规定的参考灵敏度是对单个分集通道进行测试的，而链路预算中的接收机灵敏度则是应用接收分集之后的灵敏度指标
2.信道条件不同：
协议规定的参考灵敏度是在静态信道下测试得到的，链路预算表格中的灵敏度指标根据各种多径信道下的解调性能计算得到
3.10小区负载CellLoading
3.10.1上行小区负载
定义：
¹«Ê½£¨%Ú
在理想功控假设下，存在下述关系：
¹«Ê½£¨%Ú
规划中可以使用上述公式对一定场景下的小区负载进行估计。
3.10.2下行小区负载
本版本的链路预算工具采用如下下行负载因子的定义：
在理想功控假设下，有如下关系（【DodooMargin1.10】公式（14））：
¹«Ê½£¨%Ú
规划中可以使用上述公式，结合【DodooMargin1.10】中分析方式对下行小区负载进行估计。
3.11干扰余量InterferenceMargin
3.11.1上行链路干扰余量
根据公式
（1）对上行负载因子的定义，上行链路干扰余量应等于相应小区负载下的NoiseRise值：
¹«Ê½£¨%Ú
3.11.2下行链路干扰余量
参考【DodooMargin1.10】公式（19）有：
¹«Ê½£¨%Ú
需要注意的是，在干扰余量的计算中，使用了BestServer定义下的邻区，并在此基础上计算下行中的邻区干扰值。
在理想的软切换条件下，当UE到邻区的耦合损耗与到本小区的耦合损耗相等时，UE所在位置为小区边界点。
由于阴影衰落的存在，这一小区边界点到BestServer的耦合损耗可能大于链路预算得到的小区边缘平均耦合损耗CL_mean，也可能小于CL_mean。
根据公式（5），边界点到服务小区的耦合损耗越大，下行干扰余量要求越低，但这一链路上的增益小于耦合损耗增加的幅度。
所以当边界点的耦合损耗取得最大值时，对应链路要求最严格的场景，而这正是链路预算的目标。
所以，应使用小区边缘最大耦合损耗值计算下行干扰余量要求。
此耦合损耗定义在基站机顶与UE接收机之间。
所以上行最大耦合损耗等于：
CL_UL_max（dB）
=PathLoss_max（dB）+BodyLoss（dB）+PenetrationLoss（dB）-GainofTxAntenna-GainofRxAntenna（dBi）+CableLoss（dB）
=mean_PathLoss_edge（dB）+SlowFadingMargin（dB）-SHOMultiCellGain（dB）+BodyLoss（dB）+PenetrationLoss（dB）-GainofTxAntenna-GainofRxAntenna（dBi）+CableLoss（dB）
注意，由于耦合损耗定义在机顶口与UE接收机之间，计算中的CableLoss一项应为天线口到机顶口之间的总馈缆损耗，应使用下行馈缆损耗计算值，而不是用户设置值。
详细说明参见3.3节。
在上行覆盖受限场合，下行最大耦合损耗等于上行最大耦合损耗加上由于上下行频率差导致的路径损耗差异。
根据COST231-HATA模型：
Lu（dB）=46.3+33.9*log（f）-13.82*log（Hb）-a（Hm）+[44.9-6.55*log（Hb）]*log（d）+Cm
当上行频点1950MHz，下行频点2140MHz时，由于上下行频率差异导致的路径损耗差异约等于1.4dB。
与下行干扰余量计算相关的参数在Sheet“LinkBudget”中的“ParametersofDLInterferenceMargin”表格中：
参考【DodooMargin1.10】中分析：
公式（5）中，f（j）缺省取值1.78，并可由用户根据实际小区条件设置。
a（j）取值则与小区半径及多径信道类型假设相关，在链路预算工具通过查表实现，如下表所示：
表4非正交化因子与小区半径及多径信道类型关系
3.12外
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