04 wcdma planejamento de cobertura da rede de rádio
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OWJ100101 WCDMAPlanejamento de Cobertura
da Rede de Rádio
ISSUE1.0
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CapCapíítulotulo 1 1 ProcessoProcesso de de PlanejamentoPlanejamento dada RedeRede WCDMA WCDMA
CapCapíítulotulo 2 Uplink Budget2 Uplink Budget
CapCapíítulotulo 3 Downlink Budget 3 Downlink Budget
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CapCapíítulo 1 Processo de Planejamento da Rede WCDMA tulo 1 Processo de Planejamento da Rede WCDMA
1.1 Visão Geral do Planejamento da Rede de R1.1 Visão Geral do Planejamento da Rede de Ráádiodio
1.2 Conceito Huawei de Planejamento da Rede de R1.2 Conceito Huawei de Planejamento da Rede de Ráádiodio
1.3 Processo de Planejamento da Rede de R1.3 Processo de Planejamento da Rede de Ráádiodio
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Definição e Categoria do Planejamento da Rede
Foco do Trainamento: Planejamento da Rede de Rádio
l Definição
[Planejamento de Rede significa uma apropriada seleapropriada seleçção dão dos elementos da rede (elementos da rede (NEsNEs)) de acordo com o seu propósito, evolução e custo. Posteriormente, qualidade, configuração e modo de conexão dos elementos da rede são determinados para a implementação na engenharia
l Categorias:
[Planejamento da Rede Núcleo
[Planejamento da Rede de Rádio
[Planejamento da Rede de Transporte
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Comparando Planejamento da Rede de Rádio WCDMA com GSMl no sistema GSM, a estrutura e as
freqüências da rede celular são planejadas a fim de assegurar que interferências co-canal e de canal adjacente encontrem a qualidade da chamada requerida.
l Se o requerimento da interferência for satisfeita,o número de usuários suportados pode ser deduzido em função do número de portadoras por célula.
l A cobertura do sistema GSM depende da potência de transmissão do Transmissor e do desempenho da demodulação do receptor.
l O GSM oferece principalmente o serviço de voz, e o atendimento ao GoS é relativamente simples.
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l O WCDMA usa a tecnologia Espalhamento Espectral, então, pode-se realizar reúso de frequência 1x1;
l A capacidade de cada portadora no WCDMA é "soft" porque está relacionada a fatores como interferências intra e inter células.
l A coberturacobertura do sistema WCDMA estárelacionada com a carga do sistema.
l O sistema WCDMA suporta serviserviççosos com diferentes taxas e QoS. Serviços de voz e dados compartilham os recursos e a capacidade de cobertura é definida por diferentes parâmetros.
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CapCapíítulotulo 1 1 ProcessoProcesso do do PlanejamentoPlanejamento dada RedeRede WCDMAWCDMA
1.1 1.1 VisãoVisão GeralGeral do do PlanejamentoPlanejamento dada RedeRede de de RRáádiodio
1.2 1.2 ConceitosConceitos Huawei de Huawei de PlanejamentoPlanejamento dada RedeRede de de RRáádiodio
1.3 1.3 ProcessoProcesso do do PlanejamentoPlanejamento dada RedeRede de de RRáádiodio
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Conceito Huawei do Planejamento da Rede Sem Fio
l Cobertura ótima para serviços rentáveis;
l Qualidade ótima para serviços básicos;
l Capacidade máxima com recursos limitados;
l Menor custo total para construção da rede.
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CapCapíítulotulo 1 1 ProcessoProcesso de de PlanejamentoPlanejamento dada RedeRede WCDMA WCDMA
1.1 1.1 VisãoVisão GeralGeral do do PlanejamentoPlanejamento dada RedeRede de de RRáádiodio
1.2 1.2 ConceitoConceito Huawei de Huawei de PlanejamentoPlanejamento dada RedeRede de de RRáádiodio
1.3 1.3 ProcessoProcesso de de PlanejamentoPlanejamento dada RedeRede de de RRáádiodio
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Processo de Planejamento da Rede Wireless
l Dimensionamento da Rede de Rádio (RND)
- O primeiro estágio do planejamento de uma futura rede, esta é planejada preliminarmente, sendo a configuração e o número de elementos de rede RAN dados de entrada para a elaboração do contrato.
l Pré-planejamento da Rede de Rádio
- No estágio seguinte (pré-planejamento), com os dados do dimensionamento, a rede é planejada em detalhes com escala adequada e a localização teórica dos sites determinada. Neste estágio determina-se o custo para assinatura do contrato.
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Processo de Planejamento da Rede Wireless
l Planejamento Celular da Rede de Rádio
[No estágio final do planejamento, cada site évistoriado (surveysurvey)), e os parâmetros relacionados às células são determinados. Se os parâmetros resultantes forem diferentes do planejado, simulações devem ser executadas. O resultado deve ser o planejamento final da rede de rádio, que pode guiar a construção do projeto.
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Dimensionamento da Rede de Rádio
l O dimensionamento da rede de rádio é uma análise simplificada da futura rede.
[ Objetivo:Obter a quantidade e configuração aproximada das BSs. Com estes dados, obtém-se o período de implementação, e custos com recursos humanos
[ Método:Select a proper propagation model, and subscriber mobility, distribution, and traffic models, and then estimate the site quantity, cell quantity, coverage size and capacity
[ Selecionar um modelo de propagação apropriado, mobilidade e distribuição dos usuários, e modelos de tráfego, para estimar a quantidade, cobertura e capacidade dos sites.
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Dimensionamento da Rede de Rádio
lCobertura
[Área
[Probabilidade
lCapacidade
[Modelo de Tráfego
[Modelo de Serviço
[Densidade dos usuários
lQualidade
[Requerimentos de QoS
[Requerimentos de GoS
[Limiar de demodulação
lEscala do sistema
[Quantidade de Sites
lConfiguração do Sistema
[Estrutura dos setores
[Quantidade de portadoras
lCusto de construção
[Custo do Site
[Custo dos equipamentos
entradaentrada sasaíídada
Dimensioamentode cobertura
Dimensionamento de capacidade
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Pré-Planejamento da Rede de Rádio
l Baseado no dimensionamento da rede de rádio, o pré-planejamento da rede pretende determinar o layout inicial e parâmetros dos NodeBs (localização de NodeB, hierarquia da rede, potência de transmissão,layout/tipo/direção/ ângulo de down tilt da antena, e assim por diante) e alguns parâmetros da célula (Canal comum, potência de transmissão dos canais channel, fator ortogonalidade, cellscramble, etc)
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Pré-planejamento da Rede de Rádio
l Com os dados de RND e a localização teórica dos sites, predições de cobertura cobertura devem ser devem ser realizadasrealizadas.
l Novos ajustes (por exemplo quantidade, configuração, altura e azimute das antenas dos node Bs) são efetuados após análize dos resultados da simulação de cobertura.
l Finalmente, conseguir um resultado de cobertura perfeito.
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Site surveyl A localização perfeita do site pode não ser factível de implantação.
Deve-se assim, selecionar um (alguns) site(s) alternativo(s).l A prática determinou que a localização do site alternativo é definida em
um SEARCH RING = R/4, levando-se também em consideração fator altura relativa da antena.
l Outros fatores a serem considerados:[ Ambiente
− Posição do Site: latitude, longitude, altitude− Ambiente
[ Condições para Trabalho− Espaço no abrigo para o equipamento;− Espaço para Instalação das antenas;− Fator de potência.
[ Fator Comercial− Aluguel
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Ambiente de Simulação
ll ClasseClasse de de SimulaSimulaççãoão do do SistemaSistema
[Simulação Estática
− A Simulação Estática deve determinar o desempenho da rede de rádioinstantaneamente (“snapshot”)
Exemplo da simulação de Monte Carlo
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Exemplo da Simulação de Monte Carlo
100%100% 100%100%20%20% 60%60%
0%0% 75%75% 40%40%60%60%
Relação de AcessoRelação de Acesso
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Distribuição de NodeBs
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Diagrama da Simulação – Intensidade (piloto) da Cobertura
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Diagrama de Simulação – Qualidade (piloto) daCobertura (Ec/Io)
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Probabilidade de Cobertura de 12.2k (voz)
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Probabilidade de Cobertura de 64k (video phone)
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Probabilidade de Cobertura de 144k (Net Meeting)
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Probabilidade de Cobertura de 384k (HTTP)
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CapCapíítulotulo 1 1 ProcessoProcesso do do PlanejamentoPlanejamento dada RedeRedeWCDMA WCDMA
CapCapíítulotulo 2 Uplink Budget2 Uplink Budget
CapCapíítulotulo 3 Downlink Budget 3 Downlink Budget
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Processo da Cobertura Budget
l Características do ambiente de simulação
l Capacidade dos sites
l Cobertura em interiores
l Probabilidade de Cobertura
l Modelo de Propagação
Criar link budgetCriar link budget
Obter Raio da CélulaObter Raio da Célula
Calcular área do site Calcular área do site
Especificar a quantidade de sites
da área
Especificar a quantidade de sites
da área
Máxima atenuação (path loss)
Mínimo raio da célula
Máxima área de cobertura do site
Quantidade de Sites = Quantidade de Sites = áárea planejada/rea planejada/áárea de cobertura do siterea de cobertura do site
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Princípio Fundamental l Link Budget: estima a
cobertura do sistema analisando os fatores de propagação no uplink e downlink, obtendo a máxima perda de propagação. Assim, a comunicação éassegurada.
TX
CombinerDuplexer
Feeder
RX
Pout_BS
Lc_BSLf_BS
Ga_BSNodeB
TX
RX
Pout_UE
Ga_UEUE
CombinerDuplexer
PL_DLPL_UL
Body Loss
FadingMargin
PenetrationLoss
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Algoritmo
l PL_UL=Pout_UE +Ga_BS+Ga_UE –Lf_BS+Ga_SHO –Mpc– Mf – MI – Lp – Lb –S_BS
− PL_UL: Máxima perda de propagação do Uplink− Pout_UE: Máxima potência de transmissão do traffic channel do UE− Lf_BS: Perda nos cabos − Ga_BS: Ganho da antena na BS; Ga_UE: Ganho da antena do UE− Ga_SHO: Ganho do soft handover− Mpc: Margem para controle rápido de potência− Mf: Margem do desvanecimento lento (ambiente de propagação)− MI: Margem de Interferência (capacidade projetada)− Lp: Perda da penetração em paredes (cobertura em interiores) − Lb: perda no corpo (body loss)− S_BS: Sensibilidade do receptor da BS (relacionada a fatores como serviço e
condição multipercursos
Uplink (reverse)Uplink (reverse)
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Elementos do Uplink Budget do WCDMA
lMáxima potência do TCHlPerda no corpo (body loss)lGanho da antena de TX do UElEIRPlGanho da antena de RX da BSlPerda nos caboslFigura de ruído (BS)lEb/No alvo (BS)lSensibilidade do receptor da BSlCarga de UL na célulalMargem de interferêncialNível de ruído de fundo
lMargem de ruído de fundolSHO ganho sobre desvanecimento rápidolMargem de desvanecimento rápidolMínima intensidade de sinal requeridalPerda de penetraçãolDesvio padrão do desvanecimento lento (slow fading)lProbabilidade de cobertura na bordalMargem do desvanecimento lentolSHO Ganho sobre o desvanecimento lento
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Elementos do Uplink Budget do WCDMAll 1.M1.Mááxima Potência do TCH (xima Potência do TCH (dBmdBm) )
[Para o UE, a máxima potência para cada canal de tráfego égeralmente a potência de transmissão total. Há muitos tipos de UE em uma rede comercial, então esses parâmetros devem ser razoavelmente ajustados no link budget de acordo com as especificações do telefone celular comercial mais vendido e a exigência do operador.
Grade of UE power (TS 25.101 v3.7.0 (2001-06)6.2.1
+2/-2dB+21dBm4
+1/-3dB+24dBm3
+1/-3dB+27dBm2
+1/-3dB+33dBm1
ToleranceNominal maximum output powerPower Class
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Elementos do Uplink Budget do WCDMA
ll 2. Perda no corpo (2. Perda no corpo (bodybody lossloss -- dB)dB)
[ Para serviço de voz, o body loss é de 3 dB.
[ Porque o serviço de dados envolve principalmente leitura e vídeo, o UE fica relativamente longe do corpo, e o body loss é 0 dB.
ll 3.Ganho da Antena 3.Ganho da Antena TxTx do UE (do UE (dBidBi))
[ Em geral, supor que o ganho do receptor e o ganho do transmissorda antena do UE são ambos 0 dBi.
ll 4.EIRP ( 4.EIRP ( EffectiveEffective IsotropicallyIsotropically RadiatedRadiated PowerPower, , dBmdBm))
[ UE EIRP (dBm) = UE Potência do Tx (dBm) - Body Loss (dB)+ Ganho da Antena de Tx do UE (dBi)
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Elementos do Uplink Budget do WCDMAll 5.Ganho da antena de RX na BS (5.Ganho da antena de RX na BS (dBidBi))
Kathrein 741794
6.6kgWeight
1302 mm / 155 mm / 69 mm
Dimension (Height / Width / Depth)
>30dBFront-to-back ratio, co-polar
>14dBSide lobe suppression for 1st side
lobe above horizon
Fixed, 2○Electrical tilt
Horizontal: 63○
Vertical:6.5○HPBW (1920~2170MHz)
18.5dBiGain
+45○, -45○Polarization
1710~2170MHz (dual band for DCS and
UMTS)Frequency range
Kathrein 741790
5kgWeight
1387 mmDimension (Height)
Fixed, 0○Electrical tilt
Vertical: 7○HPBW
11dBiGain
VerticalPolarization
1920~2170MHzFrequency range
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Elementos do Uplink Budget do WCDMAll 6.Perda nos cabos (dB)6.Perda nos cabos (dB)[ Inclui a perda dos alimentadores
(feeder) e conectores entre o gabinete mais alto e o conector da antena− Jumper inferior− Conector − Feeder− Jumper superior− Etc.
[Exceto para o feeder, a perda érelativamente constante. Ex. 0.8 dB @ 2GHz. − 7/8-inch feeder: 6.1 dB / 100m
− 5/4-inch feeder: 4.5 dB / 100m
Bracket
Bracket
Tilt adjuster
Antenna
Upper jumper
Feeder
Feeder windowLightning arrester
Lower jumper
Feeder fixing clip
Feeder grounding clip
Feeder installation
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Elementos do Uplink Budget do WCDMAll 7.Figura de Ru7.Figura de Ruíído (dB)do (dB)
[Figura de Ruído (NF): É usado para medir o desempenho na presença de ruído do amplificador. Isto refere-se a relação da entrada SNR e da saída SNR da antena.
[Ruído Térmico do Receptor (unidade de largura de banda):
− PN = K*T*BW*NF
= -174 (dBm/Hz) + 10lg(3.84MHz / 1Hz) + NF (dB)
= -108 (dBm/3.84MHz) + NF (dB)
NF NF = = SNRSNRii / / SNRSNRoo
= (S= (Sii / N/ Nii) / (S) / (Soo / N/ Noo))
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Elementos do Uplink Budget do WCDMAll 8.8.EbEb/No Requerido (dB) /No Requerido (dB)
[É obtido através da simulação do link. Está relacionado com:
− Configuração da diversidade de recepção
− Condição do canal multipercursos
− Tipo de serviço (bearer type)
ll 9.Sensibilidade do 9.Sensibilidade do RepectorRepector da BS (da BS (dBmdBm))
[Sensibilidade do Receptor (dBm)
= -174 (dBm/Hz) + NF (dB) + 10lg(3.84MHz/1Hz)
+ EbvsNo necessária (dB) - 10lg[3.84MHz/Rb(kHz)]
= -174 (dBm/Hz) + NF (dB) + 10lg[1000 * Rb (kHz)] + Eb/No (dB)
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Elementos do Uplink Budget no WCDMAll 10.Perda na penetra10.Perda na penetraçção (dB)ão (dB)
[Refere-se à diferença entre a intensidade média do sinal fora do edifício e a intensidade média do sinal em uma camada no interior dos edifícios
[É relacionada com o tipo de edifício, ângulo de entrada da onda eletromagnética, e assim por diante. No link budget, supõe-se que a perda por penetração é sujeita à distribuição log-normal. A perda por penetração é indicada pela perda média de penetração e pelo desvio padrão.
[Não é economicamente viável disponibilizar cobertura em interiores através de BS externas. A cobertura em interiores seráfornecida através de uma solução indoor apropriada.
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Elementos do Uplink Budget do WCDMAll 11.Margem de Desvanecimento R11.Margem de Desvanecimento Ráápido (dB)pido (dB)
[No link budget, o desempenho na demodulação do receptor é o resultado de simulação baseada no controle de potência ideal. Na prática, devido à limitada transmissão de potência, fatores não-ideais são introduzidos no controle de potência do loop fechado.
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Elementos do Uplink Budget do WCDMAl 12. Probabilidade de Cobertura na Borda[Quando o transmissor do UE estiver no máximo, e não é suficiente para
transpor a perda na propagação, o enlace será desconectado.
[Para um UE a uma distância d, a probabilidade de desconexão do link é:
[ρ(d) = Pmax_UE – S_min – 10γlg(d),diferença entre a perda média de percurso a uma distância d, e a máxima perda de percurso permitida para assegurar a conexão
[O componente de desvanecimento médio é 0, e o desvio padrão é σ
})(Pr{})lg(10_Pr{})lg(10_Pr{
})(_Pr{)(Pr_
minmax
minmax
minmax
ξρξγ
ξγ
<=<−−=
<−−=<−=
ddSUEP
SdUEPSdPLUEPdoutage
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SF x σ,( ) dnorm x 0, σ,( ):=
30 20 10 0 10 20 300
0.02
0.04
0.06
SF x 8,( )
SF x 10,( )
SF x 12,( )
x
SF_M x σ,( ) pnorm x 0, σ,( ):=
20 16 12 8 4 0 4 8 12 16 200
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
SF_M x 8,( )
SF_M x 10,( )
SF_M x 12,( )
x
Elementos do Uplink Budget do WCDMAl 13. Margem de desvanecimento lento (dB)
[Ponto Chave: Propriedade de distribuição normal
[Margem de desvanecimento lento (dB) = Probabilidade de cobertura da borda requerida × desvio padrão do desvanecimento lento (dB)
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Elementos do Uplink Budget do WCDMA
ll 14. Carga de uplink na c14. Carga de uplink na céélulalula
[Quanto mais elevado for a carga no uplink da célula, maior é a interferência no uplink.
[Se a carga no uplink for aproximadamente 100%, a interferência torna-se infinita, e a capacidade correspondente é a máxima.
( ) ( ) ( )∑∑ ⋅+=⋅+=
Njjj
N
jUL WvREbvsNo
iLi11
11η
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Elementos do Uplink Budget do WCDMA
ll 15. 15. MargemMargem de de InterferênciaInterferência no no Uplink (dB)Uplink (dB) UL
N
jN
TOT
LPINoiseRise
η−=
−==
∑ 11
1
1
1
50% Load 50% Load ------ 3dB3dB60% 60% LoadLoad ------ 4dB4dB75% 75% LoadLoad ------ 6dB6dB
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Elementos do Uplink Budget do WCDMA
l 16. Ganho SHO (dB)
[O ganho do soft handover inclui duas partes.
− Ganho sobre o desvanecimento lento, devido aos múltiplos ramos relacionados ao soft handove. Reduz a margem de desvanecimento requerida, o que resulta em ganho da multi-célula.
− Ganho sobre o desvanecimento rápido, que refere ao ganho combinado da diversidade macro.
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Elementos do Uplink Budget do WCDMA
l 17.Mínima Intensidade de Sinal Requerida (dBm)
[Depois dos fatores de interferência e que degradam o desempenho serem considerados, a intensidade do sinal requerida na demodulação correta é a sensibilidade do receptor da rede.
[Mínima intensidade de sinal requerida = sensibilidade do receptor (dBm) – ganho da antena(dBi)+ body loss (dB) + margem de interferência (dB)+ margem do ruído de fundo (dB) - SHO ganho sobre o desvanecimento rápido(dB) + margem de desvanecimento rápido (dB)
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Elementos do Uplink Budget do WCDMA
l Sumário: Perda do percurso na borda da célula
[Baseado na máxima perda do percurso permitida pelo link, a média de perda do percurso na borda da célula pode ser calculada se a margem de desvanecimento e o ganho do soft handover para a probabilidade de cobertura da borda/área requerida e a perda por penetração da cobertura indoor forem considerados.
[Perda do Percuso (dB) = [ EIRP (dBm) - mínima intensidade do sinal requerida (dBm) ]- perda por penetração (dB) – margem de desvanecimento lento (dB) + SHO ganho sobre o desvanecimento lento (dB)
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CapCapíítulotulo 1 1 ProcessoProcesso do do PlanejamentoPlanejamento dada RedeRedeWCDMAWCDMA
CapCapíítulotulo 2 Uplink Budget2 Uplink Budget
CapCapíítulotulo 3 Downlink Budget3 Downlink Budget
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Princípio Fundamental
TX
CombinerDuplexer
Feeder
RX
Pout_BS
Lc_BSLf_BS
Ga_BSNodeB
TX
RX
Pout_UE
Ga_UEUE
CombinerDuplexer
PL_DLPL_UL
Body Loss
FadingMargin
PenetrationLoss
l Link Budget: estima a cobertura do sistema analisando os fatores de propagação no uplink e downlink, obtendo a máxima perda de propagação. Assim, a comunicação éassegurada.
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Algoritmo
l PL_DL=Pout_BS – Lf_BS+Ga_BS+Ga_UE +Ga_SHO –Mpc– Mf – MI – Lp – Lb – S_UE
− PL_DL: máxima perda ne propagação do downlink
− Pout_BS: máxima potência de transmissão do canal de tráfego da BS
− Lf_BS: perda nos cabos
− Ga_BS: ganho da antena da BS; Ga_UE: Ganho da antena da MS
− Ga_SHO: ganho do soft handover
− Mpc: margem para controle rápido de potência
− Mf: margem do desvanecimento lento (ambiente de propagação)
− MI: margem de interferência (capacidade projetada)
− Lp: perda da penetração de um edifício (cobertura em interiores)
− Lb: body loss
− S_UE: sensibilidade do receptor da BS (serviço e condição multi-percursos)
Downlink (forward)Downlink (forward)
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Elementos do Downlink Budget do WCDMAlMáxima potência do TCH
lPerda nos cabos
lGanho da antena de TX da BS
lEIRP
lGanho da antena de RX do UE
lPerda no corpo (body loss)
lFigura de ruído (UE)
lEb/No requerido (UE)
lSensibilidade do receptor do UE
lDL carga da célula
lMargem de interferência
lNível de ruído de fundo
lMargem do ruído de fundo
lSHO ganho sobre o desvanecimento rápido
lMargem de desvanecimento rápido
lMínima intensidade do sinal requerida
lPerda por penetração
lDesvio padrão do desvanecimento lento
lProbabilidade de cobertura na borda
lMargem de desvanecimento lento
lSHO ganho sobre o desvanecimento lento
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Elementos do Downlink Budget do WCDMAl 1.Downlink Cell Loading
Fator de carga da célula no downlink é defino de duas formas:
[ Carga da célula de downlink no receptor:
[ Esta definição é similar à carga de célula no uplink :
− Quanto maior a carga no downlink, maior é a potência de transmissão na célula, e maior ser´a interferência no receptor.
− Quando a carga de célula no downlink é 100% , a capacidade correspondente é a máxima.
[ Carga da célula de downlink no receptor : relação entre a potência de transmissão atual e a máxima potência de transmissão na BS. Características:
− Quanto maior a carga no downlink, maior é a potência de transmissão na célula. A carga no downlink é relacionada ao tipo de serviço, performance do receptor do EU, tamanho da célula e a capacidade da BS.
( ) ( )∑
⋅⋅⋅+−=
N
jj
jjjDL vWR
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ll 2.Margem de Interferência de Downlink (dB)2.Margem de Interferência de Downlink (dB)
[ Interferência de downlink no receptor do UE:
[O fator de carga no downlink é:
[A ferramenta do link budget usa os seguintes valores :
− Fator de ortogonalidade : É obtido com a simulação. Relacionado com o tipo de ambiente e o raio da célula.
− Fator de interferência na borda da célula da célula adjacente: 1.78
Elementos do Downlink Budget do WCDMA
N
N
N
n njT
j
Tj
N
total
P
PPL
PPLP
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Obrigado
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