案例2-1 链路预算
【简说卫星链路预算】卫星中继数据链链路预算
【简说卫星链路预算】卫星中继数据链链路预算链路预算的目的和作用卫星链路预算的目的和作用,简单的讲就是帮助新用户经济合理地选配收发站的硬件配置,协助老用户确认改变线路的可行性,给出合理性建议,即做到少花钱多办事、不多花冤枉钱。
什么时候需要链路预算下面以新用户组建卫星网为例说明什么时候需要用到链路预算。
1、首先用户根据实际情况及需求选定网络结构由于目前甚小口径终端VSAT的迅猛发展、普及,使得VSAT 一词几乎成了卫星通信的代名词。
一般小于4.5m天线的地面站被认为是VSAT站,但在VSAT网中有时中心站HUB的配置又很高(天线:6m-20m),可能是大、中型站,因此也难怪人们提到卫星通信就自然地认为是VSAT系统。
VSAT网络有如下几种结构,通常网络越复杂,投入的成本越高,租用的卫星带宽越多。
2、既已选定网络结构,下面该选择通信卫星和工作频段了卫星的选择主要是看朝向卫星方向有无遮挡及卫星覆盖是否满足要求。
由于目前几大卫星制造商所制造的卫星从性能指标上基本相差不大,针对中国区域的卫星覆盖也大同小异,且不同卫星的对比测试较难实现相同的测试条件,故即使测试,结果也并不能说明问题――孰优孰劣,因此说对卫星的选择很大一部分是由市场因素决定的。
工作频段的选择主要看业务形式。
C波段的主要优势就是不易受降水影响,缺点就是天线口径较大,Ku波段则正好相反。
故对通信保障要求严格,系统可用度要求高的业务应尽量选择C波段,如防洪、抢险、救灾等应急及机要通信,越是下雨越是需要保障通信。
对于系统可用度要求不高,但对于便携性、灵活性要求高,如SNG、动中通等业务则宜选用Ku波段。
3、用户初步接触设备商提出要求,设备商提供组网配置建议4、用户根据设备商建议向卫星公司提供相关信息,希望其提供有关链路预算有关信息包括:A、站址信息――发射、接收站的经纬度、海拔;B、载波信息――信息速率、调制方式、编码方式、接收门限、滚降系数等;C、用户期望信息――希望的天线的尺寸、功放大小、占用带宽等。
CDMA链路预算及容量计算(CLL)
50%
域 40% 30% 20%
0.675
-105 + 5.4 = -99.6 dBm
10%
0% -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
设计的中值电平强度须设定为-99.6 dBm
概率密度 0.6755.4 dB
正态分布
75%
- 105 dBm 8dB
149.67
建筑物穿透损耗（dB） 上行链路损耗 基站天线高度（m） 移动台高度（m） 射频中心频率（MHz） Hata模型地形修正 1km损耗A（dB） 斜率B 基站半径R（km）
CDMA链路预算及容量计算
h
1
课程内容
➢ CDMA链路预算
链路预算基本概念 IS95反向链路预算 CDMA2000 1x反向链路预算
CDMA容量计算
h
2
什么是链路预算
➢ 根据无线空间传播模型，为满足解调要求所需接收功率,计 算从发射端到接收端之间允许的最大路径损耗，确定小区覆 盖半径的过程。
➢ 对一条通信链路中的各种损耗和增益的核算。
在容量分布相对分散且较开阔区域，天线高度相 对高些，以覆盖较大的区域。
天线高度取值如下：密集城区 30米；城区 40米； 郊区和农村 50米。
h
21
cdma2000 1x系统800M反向链路预算
传播环境 业务类型 业务速率（kb p s ） 手机标称发射功率(dBm) 手机天线增益(dBi) 人体/车损耗（dB） 手机ERP（dBm) 基站天线增益(dBi) 基站跳线损耗(dB) 基站馈缆损耗(dB/100米) 基站馈缆长度(米） 其它损耗估计(dB) 基站天馈损耗(dB) 热噪声谱密度(dBm/Hz) 噪声系数（dB） 数据速率(b p s )
室分链路预算与案例
天线增益：描述天线把输入功率集中辐射的程度
频段
全向吸顶 定向壁挂 对数周期 天线 天线 天线
806~960MHz
≥1.5
≥6
≥8
1710~2690MHz ≥3.5
≥7
≥9
自由空间损耗：
电磁波在空气中传播过程的能量损耗
自由空间损耗=20*lg(f)+20*lg(d) -27.56dB
f为工作频点(单位：MHz)
宽度因子=(10～20)＊Log (D/2) 其中10～20的取值与环境有关
遮挡损耗：
与遮挡物材质有关 频段越高遮挡损耗越大
Pi = Pin - Pout Pin
工程余量：一般取3dB
Y-Axis
Pout
PR
X-Axis
目录
1 2 3
4
室分链路预算 电梯井专用天线覆盖方案 漏缆室内覆盖方案
漏缆传输损耗100m
8.3 18.5 12.3 12.8 13.5 14.8
4.2 6.5 6.9 7.2 7.5 8.5
2.85 4.5 4.7 4.95 5.2 6.22
2.4 3.6 3.9 4.1 4.3
5
漏缆耦合损耗2m处(95%覆盖概率)
71
68
68
70
69
66
71
68
67
66
65
65
72
d为天线到终端的距离(单位：m)
遮挡损耗：
与遮挡物材质有关
空间损耗
遮挡损耗
频段越高遮挡损耗越大
衰落余量：一般取8~10dB
多径衰落
1.3 链路预算应用
验证接收功率
计算最大覆盖距离
卫星链路预算(带公式计算)
Байду номын сангаас
五、链路预算 1、上行 C/T 1）地面站有效全向辐射功率 (dBw) 3）天线指向误差 (dB) 4）卫星每平方米天线增益 (dB/m2) 5）到达卫星的载波通量密度 (dBw/m2) 6）载波输入回退 (dB) 7）上行 C/T (dBw/k) 2. 下行 C/T 1）载波输出回退 (dB) 2）载波下行有效全向辐射功率 (dBw) 3）接收天线指向误差 (dB) 4）下行 C/T (dBw/k) 3. C/T 同信道干扰 (dBw/k) 4. C/T 互调干扰 (dBw/k) 5. C/T 邻星干扰 ( dBw/k) 6. 总的 C/T 和 C/N 1）总的 C/T (dBw/k) 2）总的 C/N (dB) 3）波尔兹曼常数 (dBw/k-Hz) 4）接收噪声带宽 (dB-Hz) 5）门限 C/N (dB) 6）链路余量 (dB) -161.59 13.90 -228.60 53.11 5.57 8.33 26.54 21.56 0.30 -155.33 -149.49 -152.49 -143.36 46.00 0.30 44.56 -121.74 29.54 -159.10
无线通信链路预算公式
无线通信链路预算公式
1、天线自由波的无线链路预算公式如下：
Pr（dBm）= Pt（dBm）+ Gt（dBi）-PL（dB）+ Gr（dBi）-Lc （dB）
其中，Pr为接收电平（dBm），Pt为最大发射功率（15dBm），Gt 为发射天线增益（15dBi），PL为路径损耗，Gr为接收天线增益（9dBi），Lc为综合损耗（隧道内预计20dB，开放空间预计16dB）。
根据上述无线链路预算公式，计算可得：
4GHz隧道内AP接收到信号强度为-86dBm的信号时，路径损耗：PL =15+9+86+10-10-20-90（dB）
PathLoss（dB）=40+10×n×1og（d）
其中，n在隧道环境取值为1.8；d是距离，单位是m。
由此公式计算得：路径长度为600m时，路径损耗值为90dB。
2、4G室外AP接收到信号强度为-86dBm的信号时，路径损耗：
PL =15+9+86+10-10-16=94（dB）
3、对于2.4G的隧道环境传播模型，路径损耗公式如下：
PathLoss（dB）=40+10×n×1og（d）
其中，n在隧道环境取值为1.8；d是距离，单位是m。
由此公式计算得：路径长度为600m时，路径损耗值为90dB。
4、对于2.4G的室外环境（试车线或地面线路）传播模型，路径
损耗公式如下：
PathLoss（dB）= 32.5+20×logF（MHz）+20×logD（Km）= 100+20×log（D）
其中，D是距离，单位是公里。
由此公式计算得：开放空间路径长度为500米时，路径损耗值为94dB。
4 LO_NAST4011 TD-LTE 链路预算-03
8移动性
E-UTRAN能为低速移动（0~15km/h）的移动用户提供最优的网络性能，能为15~120km/h的移动用户提供高性能的服务，对120~350km/h（甚至在某些频段下，可以达到500km/h）速率移动的移动用户能够保持蜂窝网络的移动性。
5
6
7
8
9
0
5 ms
D
S
U
U
U
D
S
U
U
U
1
5 ms
D
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U
U
D
D
S
U
U
D
2
5 ms
D
S
U
D
D
D
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D
D
3
10 ms
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S
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U
U
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D
D
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D
4
10 ms
D
S
U
U
D
D
D
D
D
D
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10 ms
D
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U
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D
D
D
D
D
D
6
10ms
D
S
U
U
U
D
S
U
U
D
注：不同子帧配置将影响上下行子帧配比系数
下表为不同子帧配比系数：
表22子帧配比系数
二.2
二.2.1
所谓链路预算，是通过对系统中上、下行信号传播途径中各种影响因素的考察和分析，对系统的覆盖能力进行估计，获得保持一定信号质量下链路所允许的最大传播损耗。
《链路预算经验交流》课件
链路预算成功案例分享
公司A
通过链路预算，实现了业务 的可持续增长，并优化了资 源配置。
公司B公司C利用链路预算，提高了 产品质量和客户满意度。
总结和展望
链路预算是企业管理的重要工具，可以帮助企业实现业务增长和成本控制。未来，随着技术的发展，链 路预算将在企业中发挥更大的作用。
2 明确预算目标
制定明确的目标和指标，同时考虑市场和竞争环境。
3 持续追踪和调整
定期评估链路预算的执行情况，并根据实际情况进行调整和优化。
链路预算的挑战
1
数据收集
获取准确且及时的数据，包括销售数据、成本数据和市场数据。
2
预测准确性
准确预测未来的需求和市场变化，以避免预算偏差。
3
业务变动
业务环境的变化可能导致链路预算的失效，需要灵活应对。
绩效衡量
通过链路预算，可以评估 每个链路的绩效和贡献。
链路预算的意义和作用
促进业务增长
链路预算可以帮助企业将资源合理分配到不同的 业务链路，从而提升整体业务增长。
控制成本
通过链路预算，企业可以对每个链路的成本进行 监控和控制，以降低经营风险。
链路预算的实现
1 建立预算团队
成立专门的团队负责链路预算的制定、执行和监控。
Q&A讨论交流
欢迎大家提问和讨论，共同学习链路预算的经验和案例！
《链路预算经验交流》 PPT课件
链路预算是企业在制定预算时，细分各个业务链路，并为每个链路设定相应 的预算。本课件将分享链路预算的定义、意义和作用、实现方法以及成功案 例。
链路预算的定义
划分业务链路
将企业的运营过程划分为 不同的业务链路，并为每 个链路设定预算。
链路预算公式与说明
表示10Log X 斜体 表示10X/10c=2。
998e8 光速地球赤道半径 h=35793km 卫星离地面高度K=1.38×10—23J/K 波尔兹曼常数 为单位面积理想天线增益G 0Noise(K ）=290×［Noise(dB)-1］D =()()f cos 222e e e e R h R h R R +-++ 天线与卫星的距离 Free space loss =32。
4+20Log(D ×f ） 自由空间传输损耗（注：D 单位km ；f 单位MHz ）Symbol rate =Date rate /（M ×FEC code rate ) 符号率(MBaud)占用带宽(MHz) Spread factor=1.2噪声带宽（dB 。
Hz)Allocated transponder bandwidth = (Symbol rate ×Carrier spacing factor ）+ Bandwidth allocation step size转发器分配带宽（MHz) 上行链路功放功率与天线选择：EIRP US = Free space loss U + Atmospheric absorption U + Tropospheric scintillation fading U +Mispoint loss U +SFD上行饱和等效全向辐射功率dBWEIPR U = EIRP US -IBO载波在卫星天线口面上的通量密度dBW （PFD)Total HPA power required= EIRP U — Antenna gain - (Coupling loss ）U 所需功放功率W （也可以固定功率来确定天线尺寸）(C/N 0)U =EIRP U -( Free space loss U + Atmospheric absorption U + Tropospheric scintillation fading U +Mispoint lossU ) (G/T ）S（C/N)U =(C/N=SFD — —IBO (G/T)S — Noise bandwidthAntenna efficiency =Antenna gain ×c 2/(πRf)2 天线增益效率(注：c 单位m;f 单位Hz;R 单位m)Antenna noise =⎰⎰πππ200sin ),(),(41f q q f q f q d d T R =⎰⎰Ωπ42),(),(1d A T B f q f q λ 以波长为单位,天线有效面积为权重的亮温度对全天空的积分≈15×Antenna efficiency+（1-Antenna efficiency ）×[15×sin θ/(cos θ+sin θ）+(140+θ）×cos θ/(cos θ+sin θ）］G/T= Antenna gain —EIRP D = EIRP S —OBO（C/No ）D =EIRP D –（Free space loss D + Atmospheric absorption D + Tropospheric scintillation fading D + Mispoint loss D G/T（C/N ）D =(C/No ）D -Noise bandwidth=EIRP D –(Free space loss D + Atmospheric absorption D + Tropospheric scintillation fading D + Mispoint loss D ）G/T —Noise bandwidthC/（N+I ）C/(N+I ） = C/(No+Io ） — Noise bandwidthEb/（No+Io)频谱仪读到的MARKE DELTA= C/(N+I ） +1=（C+N+I)/（N+I ）Es/N 0一、转发器参数SFD、G/T、EIRP、载波输入回退CIBO(Carrier InputBackoff）和载波输出回退COBO（Carrier Output Backoff)G/T 被称为figure of merit,即接收系统的品质因素。
网络规划中的链路预算
传播模型
Hata Model PL (dB) = 69.55 + 26.16 log (F) - 13.82 log(H) + (44. 9 6.55 log(H) )*log (D) + C
PL：路径损耗 F： 频率，单位MHz (150 - 1500 MHz) D： 距离，单位km H： 基站天线有效高度，单位m C： 环境校正因子；取值：密集城区：0 dB 城区：- 5 dB 郊区：- 10 dB 农村：- 17 dB
传播模型
COST-231 PL (dB) = 46.3 + 33.9*logF - 13.82*logH + (44.9 6.55*logH)*log D + C
PL：路径损耗 F： 频率，单位MHz (1500 - 2000 MHz) D： 距离，单位km H： 基站天线有效高度，单位m C： 环境校正因子；取值：密集城区： -2 dB 城区： -5 dB 郊区： -8 dB 农村： -10 dB 开阔地： -26 dB
经典传播模型具有普适性，但对于具体传播环境不够准确，
需要对传播模型进行校正。 平坦地面宏蜂窝（Okumura-Hata, COST 231,General Model） 丘陵与山地（Egli） 微蜂窝（Walfish-lkegami, Ray-Tracing）
室内覆盖（Okumura-Hata）
链路预算的原理
• 通过对系统中前反向信号 传播途径中各种影响因素 进行考察，对系统的覆盖 能力进行估计，获得保持 一定通信质量下链路所允 许的最大传播损耗。 • 小区覆盖范围的大小，决 定于电波传播的路径损耗 情况，每种环境下都存在 一个最大允许路径损耗
链路预算
第一章无线链路分析与设计§1.1Free-Space Optical Data Bus for Spacecraft没有光纤来导光，传输光信号就需要更多的能量，这对能量预算非常不利。
数据总线的速率决定了周围的光学元件的设计。
与光纤通信不同的是，自由空间通信利用自由空间或者扩散材料来传播光线。
如果收发器周围的光学腔是接近完美的反射器，那么发射器发出的每个脉冲都会在接收器上形成比原始脉冲持续时间长的多的脉冲，这主要是由于内部反射。
每个脉冲的内部反射必须在下一个脉冲发送之前降低到低于一定的强度阈值。
如果光学腔是一个黑体，那么内部反射的问题就变得毫无意义，这要求所有的收发器被安装在相互之间的视线以内而且需要更高功率的发射器以及更敏感的接收器（Free-Space Optical Data Bus for Spacecraft）。
有一种供选方案是把系统的一部分区域做成漫反射表面，另一部分做成黑体特性的表面，也有些系统使用扩散棒帮助光均匀地传播。
对于图一所示在该模型中，收发位置上。
图片来自：（Free-Space Optical Data Bus for Spacecraft）图中包含了模型相关参数。
Ψ表示发射器的发射角，θr表示入射光在反射面的反射角，每个收发器都包括光发射器和光探测器，既可以发射信号同时也可以接收信号。
S.C. Webb, W. Schneider, M.A.G. Darrin, B.G. Boone, and P.J. Luers, “Infrared Communications for Small Spacecraft: from a Wireless Bus to Cluster Concepts,” Proceedings of SPIE - Dig ital Wireless Communications III 4395, April 16-20, 2001.描述了测量BRDF的详细情况。
GSM链路预算
链路预算过程分析
采用设备
链路预算
我司GSM BTS V2与V3系列产品中的发射功率、接收灵敏度、最大站型对比：
产品系列 B8018 调制方式 GMSK 8PSK GMSK 8PSK GMSK 8PSK GMSK BTS V2 (EDGE) OB06 BS30 BS21 GMSK 8PSK GMSK GMSK 发射功率 60 W 31 W 60 W 31 W 30 W 20 W 40W 80W 30W 60W 40W 47.78 dBm 45 dBm 47.78 dBm 45 dBm 44.78 dBm 43 dBm 46 dBm 49 dBm 44.78 dBm 47.7 dBm 46 dBm -110 dBm -110 dBm -110 dBm -110 dBm -110 dBm -110 dBm S2/2/2 or O6 S12/12/12 S6/6/6 S12/12/12 S12/12/12 S6/6/6 -112 dBm S12/12/12 -112 dBm S18/18/18 接收灵敏度 最大站型
MS/BTS的发射功率、接收灵敏度 最大站型影响分合路单元选择 链路预算
余量预留
快衰落及恶化量储备
慢衰落余量 干扰余量
各种损耗
路径损耗 人体损耗 建筑物穿透损耗 馈线、接头损耗 分/合路器损耗
各种增益
基站天线增益 MS天线增益 塔放对基站灵敏度的增益
链路预算过程分析
采用设备
链路预算
链路预算
余量预留 各种增益
MS天线增益
MS天线增益一般为0。
各种损耗
基站天线增益
与天线相关，天线选型需考虑实际情况。 区域 城区 郊区 农村 高速公路或狭长谷地 高山、丘陵 天线增益（dBi） 15.5 15.5~17
掌握链路预算的原理推算基站覆盖距离
掌握链路预算的原理推算基站覆盖距离链路预算是一种基站规划中常用的手段，用于推算基站的覆盖距离。
它通过考虑多种因素，如功率、频率、天线增益、传输损耗等参数，来分析信号的传输过程，并计算出信号的接收功率，从而确定基站的覆盖范围。
链路预算的原理包括以下几个重要的步骤：1.确定发射功率：首先需要确定基站的发射功率，即基站的工作功率。
通常，基站工程师会根据实际情况和需求来选择合适的发射功率。
2.选择频率：在选择合适的频率时，需要考虑到干扰和多径效应。
频率越高，通常覆盖距离越短，但可以提供更高的传输速率。
频率选择的不当可能会导致干扰。
3.计算传输损耗：传输损耗是指信号在传输过程中所受到的损耗，主要包括自由空间损耗、传输线损耗等。
自由空间损耗是信号在空中传输过程中因为衰减而产生的损耗，可以通过计算得到。
传输线损耗主要是信号在传输线中经过一定长度后所产生的损耗，可以通过传输线的特性和长度来确定。
4.考虑天线增益：天线增益是指天线的发射和接收信号能力相对于理想点源天线的增益。
它可以通过天线的方向图和增益值来确定。
天线增益越高，覆盖距离也越远。
5.判断信号接收功率：通过以上步骤计算出的发射功率、频率、传输损耗和天线增益等参数，可以推算出信号的接收功率。
在信号传输过程中，信号的接收功率会逐渐减弱。
当信号的接收功率低于一定阈值时，就无法正常解调和识别信号了。
通过链路预算推算基站的覆盖距离时，需要综合考虑以上各个因素，并结合具体的环境和实际情况来进行分析。
因为实际情况常常会受到地形、建筑物、干扰源等多种因素的影响，所以链路预算只是一个初步的估算结果，实际的覆盖距离还需要进一步调整和优化。
综上所述，链路预算是一种基站规划中常用的手段，通过考虑多种因素来推算基站的覆盖距离。
它是基站规划中非常重要的一步，可以有效地评估基站的覆盖范围，并帮助工程师制定合理的基站部署方案。
但需要注意的是，链路预算只是一个估算结果，实际的覆盖距离还需要结合实际情况进行调整和优化。
CDMA网络规划之链路预算
N是热噪声功率；
r是终端在下行信道接收到的总干扰功率和热噪声功率的比值；
这其中前向导频信道的ERP，即 是固定不变的。而因为r=（总干扰功率）/N，因此rN=总干扰功率。总干扰功率包括热噪声N，包括来自本小区的干扰 ，也包括来自其它小区的干扰 ，即：
在实际的网络设计工作中，我们要根据基站天线到某个地点的距离、天线的下倾角、本小区和其它小区的干扰估算（根据系统设计容量）等参数，对（1）式进行计算，估算这个地点的覆盖质量EC/IO。
根据需要Eb/NO，我们能够计算出路径损耗，并进而根据传播模型算出终端和基站之间的距离。
有时候链路分析中需要知道接收机灵敏度（receiver sensitivity）。接收机灵敏度是接收机解调信号所需要的最小接收功率。对于前向基本信道，接收机灵敏度RSF的计算公式如下：
是反向的路径损耗，其中d0是到基站的距离，θ0是天线的方向角。
是基站接收天线的增益，它是方向角的函数；
N是热噪声功率；
W是系统带宽，为1.25MHz；
是反向基本信道的数据传输速率；
是基站接收天线接收到的总干扰功率和热噪声功率的比值；
尽管CDMA 2000也有反向导频信道，但是（3）并不包含正交因子，因为每个移动终端可以自由发射自己的反向导频信道，而基站并没有试图对这些反向导频信道进行同步。反向导频信道主要用于反向信道的相干解调，它的价值体现在CDMA 2000反向基本信道的较低的EB/NO数值上。
前向导频信道的EC/IO；
前向基本信道的EB/NO；
反向基本信道的EB/NO；
EB/NO是每个比特的能量（energy-per-bit，EB）和噪声功率密度（noise-power density）的比值。如果我们把EB等同为在一个比特的持续时间内的平均信号功率，则EB/NO也可以被视作信噪比SNR。即EB=SBTB，其中SB是平均信号功率，而TB是一个比特的持续时间。需要注意的是，能量（energy）等于功率（power）乘以时间。如果用比特速率（RB，是TB的倒数）代替上式中的TB，则：
第7课：WCDMA链路预算
基站合路器损耗Lc_BS 基站合路器损耗
基站业务信道最大发射功率设置值定义在机顶 天线口，合路器损耗在链路预算中无需考虑。 天线口，合路器损耗在链路预算中无需考虑。
基站馈线损耗Lf_BS 基站馈线损耗
频段， WCDMA 系统工作在 2GHz 频段，机顶到天线间馈 缆损耗不可忽略。 缆损耗不可忽略。 典型值：馈缆损耗 5－6dB/100m。 典型值： 6dB/100m。 馈缆损耗会降低接收机接收电平， 馈缆损耗会降低接收机接收电平，从而对覆盖能 力产生影响。 力产生影响。 使用塔放时，接收机放大环节移到馈缆之前， 使用塔放时，接收机放大环节移到馈缆之前，从 而消除了馈缆损耗的影响。 而消除了馈缆损耗的影响。
软切换增益G_HO 软切换增益
链路预算计算前反向链路的最大路径损耗。 链路预算计算前反向链路的最大路径损耗。此 移动台位于小区边界， 时，移动台位于小区边界，应考虑软切换带来 的增益。 的增益。 由于独立传播路径的存在使得满足一定覆盖概 率要求的阴影衰落余量减小。 率要求的阴影衰落余量减小。这一增益在链路 G_HO， 预算中称为软切换增益 G_HO，语音业务一般取 值3dB 。 软切换增益实质为宏分集增益。 软切换增益实质为宏分集增益。
_ _ PL PL UL
合路双工器 人体损耗 Lb RX 建筑物 穿透损耗 Lp
下行链路预算
PL _ DL = Pout_ BS − Lc _ BS − Lf _ BS + Ga _ BS + Ga _ UE − Mf − MI − Lp − Lb − S _ UE
- Mpc + G_HO
PL_DL： PL_DL：下行链路最大传播损耗 Pout_BS： Pout_BS：基站业务信道最大发射功率 c_BS： Lc_BS：基站内合路器损耗 Lf_BS： Lf_BS：馈线损耗 Ga_BS： Ga_BS：基站天线增益 Ga_UE： Ga_UE：移动台天线增益 Mf：阴影衰落余量（与传播环境相关） Mf：阴影衰落余量（与传播环境相关） pc： G_HO： Mpc：快速功控余量 G_HO：软切换增益 MI：干扰余量（与系统设计容量相关） MI：干扰余量（与系统设计容量相关） Lp：建筑物穿透损耗（要求室内覆盖时使用） Lp：建筑物穿透损耗（要求室内覆盖时使用） Lb： Lb：人体损耗 S_UE：移动台接收机灵敏度（与业务、多径条件等因素相关） S_UE：移动台接收机灵敏度（与业务、多径条件等因素相关）
移动通信课程设计—链路预算模型含源程序.docx
3.1概述移动通信系统的性能主要受到无线信道特性的制约。
发射机与接收机之间的传播路径一般分布有复杂的地形地物，而电磁波在无线信道中传播受到反射、绕射、散射、多经传播等多种因素的影响，其信道往往是非固定的和不可预见的。
具有复杂时变的电波传播特性，因而造成了信道分析和传播预测的困难。
影响无线信道最主要的因素就是信号衰减。
在无线通信系统中，电波传播经常在不规则地区。
在估计预测路径损耗时，要考虑特定地区的地形地貌，同时还要考虑树木、建筑物和其他遮挡物等因素的影响。
在无线通信系统工程设计中，常采用电波传播损耗模型来计算无线链路的传播损耗，这些模型的目标是为了预测特定点的或特定区域的信号场强。
常用的电波传播模型损耗分为宏蜂窝模型和室内模型两大类。
其中宏蜂窝模型中使用最广泛的是Okumura模型，还有建立在Okumum模型基础上的其他模型，如Okumuni・Hata模型,COST-231-Hata模型，COST-231 Wslfisch-Ikegami 模型等；室内模型有衰减因子模型,Motley模型，对数距离路径损耗模型等。
下面就着重来讨论这些模型并对部分模型进行仿真分析。
3.2宏蜂窝模型 3.2.1 Okumura 模型（1）概述Okumura模型为预测城区信号时使用最广泛的模型。
应用频率在150MHz到1920MHz之间（可扩展到300MHz）,收发距离为1km到100km,天线高度在30m到1000m之间。
Okumura模型开发了一套在准平滑城区，基站有效天线高度h_b为200m,移动台天线h_m为的空间中值损耗（AnQ曲线。
基站和移动台均使用自由垂直全方向天线，从高度3m测量结果得到这些曲线，并画成频率从lOOMHz到1920MHz的曲线和距离从1km 至Ij 100km 的曲线。
使用Okumum模型确定路径损耗，首先确定自由空间路径损耗，然后从曲线中读出Anu(f,d)值，并加入代表地物类型的修正因子。
链路预算-经验交流
95% area coverage case, only
4 0 4 0 4 applicable to soft handoff regions 0
p q r
Log-normal fade margin Building/Vehicle Penetration Loss Maximum Path Loss w/respect to isotropic antennas
项目 链路运算表 (d1) 每个业务信道的有 效发射功率=(a1-b+c) (d2) 发射机有效发射的 总功率= (a2-b+c) (e) 接收天线增益 前项 dBm dBm dBm 反向 dBm dBm 13 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 (g) 接收机噪声系数
定义
市区内较分散的商业楼、高密度住宅楼、及购物中心 城镇区较低的楼层、市郊商业楼及住宅楼 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, 高密度市区和市区（相应于高话务密度区）： 20-25dB 郊区（相应于中话务密度区）: 10-15dB 半郊区和乡村（相应于低话务密度区）: 6-10dB 车内穿透损耗 : 6 dB
0 数据用户无人体损耗 2 25 15 假设值 3 4 -174 5.5 72% 的负载对3G1x -164.5 51.9 考虑空间分集接收，Turbo编码 增益 ; 1% 目标 FER 对应 9.6kbps, 2%FER 对应 19.2kbps, 2%FER对应38.4 kbps, 3% FER对应76.8kbps, 1.5 5%对应153.6kbps -112.3 4 90%的边缘覆盖 分集增益已经包括在所需Eb/Nt 0 中 90%的边缘覆盖对应8dB对数 10.3 正态标准偏差 6.0 车内 137.0
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0
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3
链路预算分类
◦ 反向链路预算
可以对无线网络规划提供依据
◦ 前向链路预算
前向链路预算很难做的准确，对前向链路进行人工计算意义 不大 业务信道功率为所有用户共享，移动台在BS间的切换给前向 链路预算带来了负担 前向链路所需要的Eb/Nt，随数据速率、移动速度和多径条件 的不同，变化范围较大
链路预算参数的组合优化
◦ 各项参数所发挥作用的对象是不同的 ◦ 调整各项参数的实施成本是不同的 ◦ 各项参数调整所获得的收益也是不同的 链路预算参数组合优化是选择合适的技术手段组合来调 整链路预算参数，在满足覆盖要求的同时降低网络建设成 本。
链路预算参数的组合优化
◦ 链路预算没有精确反映各项参数对网络覆盖的影响，弱化 了每个参数的个性，强调了每个参数的共性，从而可以进 行数学运算，完成链路损耗估计。因此在总体链路预算的 基础上，要认真分析链路预算中每个参数的性质和作用， 对各项参数进行优化组合。
郊区环境
小区半径（km）
10 8 6 4 2 0 5 7 10 12 标准差（dB）
移动台类型1 移动台类型2 移动台类型3 移动台类型4
城市环境
4 3 2 1 0 5 7 10台类型1 移动台类型2 移动台类型3 移动台类型4
链路预算中的主要问题
链路预算在不同系统中的功能
◦ FDMA系统和TDMA系统
达到上下行链路平衡，扩大网络覆盖范围和提高网络覆盖质 量
◦ CDMA系统
CDMA系统中引入了小区负载，Eb/N0，业务速率等参数， 链路预算不仅和网络的覆盖相关，而且与网络的容量及质量 息息相关
◦ 链路预算能够指导规划区内小区半径的设置、所需基站的 数量和站址的分布。
0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5
0
1
2
3
4 σ/n
5
6
7
8
20
Pr1 (d ) p1 Q
Pr 2 (d ) Pr1 d P Q p 2 Q
◦ ◦ ◦ ◦ 链路平衡 链路预算参数的组合优化 基站覆盖能力分析 容量估算
链路平衡
◦ 对于任何一种无线移动通信系统来说，覆盖平衡都是一个 非常重要的问题
当下行链路太强而上行链路太弱时，对于处于切换状态的终 端而言，导频信道的强度指示终端进行越区切换，但是终端 的上行发射功率不足以维持上行链路的功率要求，很容易导 致掉话 若下行链路太弱而上行链路太强，在小区交界处，虽然终端 有足够的发射功率与两个基站同时通信，但是下行链路的信 号太弱，终端很容易失去与任一基站的联系 均衡的系统可以使切换平滑并且降低干扰！
基站覆盖能力分析
◦ 链路预算可以获得基站最大允许路径损耗 ◦ 基站覆盖能力除了与设备相关（最大允许路径损耗）之外， 还跟基站工程参数、无线传播环境等相关 ◦ 在实际工程中，还需要根据不同地区的实际测量结果对传 播模型进行修正
基站发射的信号遇到地形地物等阴影的影响，接收信 号服从均值为0的对数正态分布。 计算一个移动通信系统的阴影衰落时，通常会用到小 区边缘通信概率或区内通信概率。
天线增益 全向等效辐射功率
2
2 39
4
12 48
接收灵敏度
快衰落保护储备 耦合和电缆损耗 分集增益 天线增益 屏蔽储备 中值功率 发送部分
-104
3 4 5 12 20 -94 MS
-104
3 2 0 2 20 -81 BTS
路径预算
人体损耗 路径损耗
133
3 130
129
3 126
发射功率
耦合和绝缘子损耗
◦ 链路距离和最大允许路径损耗直接相关。只要确定传播模 型，从最大允许路径损耗就可以计算出小区的有效覆盖半 径。
HATA模型 Lee模型 Walfisch-Ikegami（WIM）模型
影响无线链路预算的参数
额定功率2w移动台的链路预算表 链路参数 接收部分 上行 BTS 下行 MS
馈线的接头损耗
22
当σ=7，n=3.5 时
MS1 MS2 MS3 MS4
未考虑阴影衰 -97 落的接收功率
区内通信概率 85％ 边缘通信概率 63.5％ 最小电平 -98
-97
90％ 73.5％ -98 -93 4
-99
95％ 85％ -95 -87 12
-99
98％ 93.5％ -92 -81 18
考虑阴影衰落 -95 的接收功率 阴影衰落储备 2
链路预算方法
最大允许路径损耗=发射机等向全向发射功率-接收机灵敏度 +所有增益-所有损耗-所有余量 接收机灵敏度=接收机背景噪声+终端接收所需的Eb/No处理 增益+接收机噪声系数 增益=终端天线增益+切换换增 损耗=人体损耗+终端馈缆损耗+穿透损耗 余量=干扰扰余+功控余量+阴影衰落余量
链路预算方法
李旭 北京交通大学电子信息工程学院 xli@
链路预算介绍 链路预算分类及过程 总结
链路预算
◦ 定义
链路预算是指在满足业务质量需求的前提下所计算出的最大 允许路径损耗。
◦ 意义
链路预算主要用于分析网络的覆盖，并可以通过调整上下行 链路预算中的各种参数来达到上下行链路平衡，扩大网络的 覆盖范围和提高网络的覆盖质量。
◦ 容量估算应考虑非理想功率控制、话音激活、其他小区对 本小区的干扰等因素，计算出上行或下行每小区、每载频 业务的理论容量上限，根据此值估计出小区可以支持的用 户数。
◦ 链路预算是大量的经验数据，对不同的地区来说，每个地 区的无线环境情况都会存在差别，包括建筑物的密集程度、 建筑物的材质、甚至是环境的背景噪声等都不相同，所以 链路预算的结果只能提供粗略的路径损耗值，在实际工程 设计中，只能作为参考值，而不能指导工程建设。要得到 比较准确的反映无线环境对电信号的影响结果，必须要在 本地进行模型修正来得到。
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衰落储备随标准差变化折线
25
衰落储备（dB）
20 15 10 5 0 -5
移动台类型1 移动台类型2 移动台类型3 移动台类型4
5
7
10
12
标准差（dB）
24
◦ 通过业务模型分析进行网络容量的规划，了解用户的业务 行为 对系统资源占用的需求
业务类型 业务特性参数 业务承载 业务质量目标
2 R
pP (r ) rdrd
r 0 0
19
area and bound coverage probablity 1 0.95 0.95 0.9 0.9 0.85 0.8
area coverage probablity
0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5
◦ 小区边缘通信概率：小区边缘接收电平高于某一特定值γ的 概率；
◦ 区内通信概率：小区内接收电平高于某一特定值γ的概率。
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小区边缘通信概率
－Pr (d ) pPr ( d ) Q
区内通信概率
1 1 U( ) 2 pPr (r ) dA 2 R R
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移动类型 车上手持台 沿线手持台 无线列调机车台 列控机车台
功率等级 通信地点 高度 覆盖等级 最小电平 分类 2w 2w 8w 8w 车箱内 全线 全线 全线 1.5m 1.5m 4.5m 4.5m 85% 90% 95% 98% －98dBm －98dBm －95dBm －92dBm 1 2 3 4