CDMA网络优化 - 基础知识 非常实用噢(4)

2019-08-30 16:45

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但最高谐波频率为18kHz,带宽超出了信道带宽,其高次谐波会被信道滤除,通过该信道接收到的方波没有发送的质量好;那么,如果方波信号基频为500Hz,最高频率分量是11次谐波的频率为5.5kHz,其带宽只需要5kHz,远小于信道带宽,是否就能很好地通过该信道呢?其实,该信号在信道上传输时,基频被滤掉了,仅各次谐波能够通过,信号波形一定是不堪入目的。

通过上面的分析并进一步推论,可以得到这样一些结果:

(1)如果信号与信道带宽相同且频率范围一致,信号能不损失频率成分地通过信道;

(2)如果带宽相同但频率范围不一致时,该信号的频率分量肯定不能完全通过该信道(可以考虑通过频谱搬移也就是调制来实现);

(3)如果带宽不同而且是信号带宽小于信道带宽,但信号的所有频率分量包含在信道的通带范围内,信号能不损失频率成分地通过;

(4)如果带宽不同而且是信号带宽大于信道带宽,但包含信号大部分能量的主要频率分量包含在信道的通带范围内,通过信道的信号会损失部分频率成分,但仍可能被识别,正如数字信号的基带传输和语音信号在电话信道传输那样;

(5)如果带宽不同而且是信号带宽大于信道带宽,且包含信号相当多能量的频率分量不在信道的通带范围内,这些信号频率成分将被滤除,信号失真甚至严重畸变;

(6)不管带宽是否相同,如果信号的所有频率分量都不在信道的通带范围内,信号无法通过; (7)不管带宽是否相同,如果信号频谱与信道通带交错,且只有部分频率分量通过,信号失真。

系统带宽所讲可用功率传输函数下降一定百分比(dB)定义系统带宽,也可把此概念用于定义信号带宽,只要用信号的付氏变换|X(f)|2代替|H(f)|2即可。对于随机信号,平均功率用谱密度Sx(f)替换|X(f)|2。同样可有信号的1dB带宽、2dB带宽、3dB带宽。90%功率(能量)带宽、95%功率(能量)带宽。

主瓣带宽是信号带宽对系统带宽的要求,比如,要用BPSK方式传32Kbps语音信号,一般要求系统带宽64KHz;另一种是系统带宽限制传输信号的带宽,比如,在一般的数字语音信道不能传输数字彩色信号。一个14KHz带宽的系统,可传2×16Kbp的语音信号。

3.2 爱尔兰的含义

在电话交换中,源对服务器的需求量称为话务量,而服务器所负担的话务量称为话务负荷,其定义为:在时间T内,一个源(或服务器)所产生的(所负担的)话务量等于该期间内各次服务持续时间之总和。与话务量有关的两个因素:呼叫强度(需求的频繁的程度)和呼叫保持时间(每次服务所持续的时间)。设在所考察的时间T内,共发生了n次呼叫,每次呼叫的平均保持时间为hav,话务量应为:AT=n*hav。为了计算话务量密度,定义话务流量为:A1=AT/T=n*hav/T=Ψ*hav。其中Ψ=n/T是源的呼叫强度或单位时间内的平均呼叫次数。话务流量代表单位时间内服务时间之总和,它表现了单个源或服务器的占用率,永远小于或等于1。话务流量的单位是爱尔兰。在我们通常的使用中常把话务流量简称为话务量。注意:话务量的量纲是时间而话务流量是无量纲的。

如果呼叫强度的单位为次/小时,保持时间的单位为100s,可以得到话务流量的另一种单位:百秒呼(ccs)。ccs是北美国家常用的单位。由于爱尔兰的定义中保持时间是小时故二者的关系为:

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1Erl=36ccs。

3.3 阻塞率的含义

在一个区域,由于经济方面的原因,所提供的链路数往往比电话用户数要少得多。当有人要打电话时,会发现所有链路可能全部处于繁忙状态,我们称这种情况为“阻塞”或“时间阻塞”。提供的链路越多,则系统的阻塞率越小,提供给用户的服务质量就越好,即电话系统的承载能力决定了链路的数目,而链路的数目又决定了系统的阻塞率。

话路阻塞率的计算公式为:

Pblocking?????SS!K?????k?0S

K!其中S为链路数,λ/μ的单位是‘Erl’。从物理意义上讲λ/μ具有同时通话链路数的意义,蒲松分布中λ/μ参数的意义是某一参数出现的频率。例如排队事件,该参数的物理意义是单位时间队列长度增加量的大小。再举一个例子说明蒲松分布的意义。

在一段时间[0,1]内,某交通路口出现事故的次数为λ。将时间段分为n等分,n→∞,l1=[0, 1/n ],l2=[1/n, 2/n ],…。

假设1:在li内发生一次事故的概率与时间长度成正比,而在li内发生两次事故的概率是不可能的。设λ为某一常数,在li内发生交通事故的概率λ/n。

假设2:在各小段时间内,发生事故的事件相互独立。 那么,发生i次交通事故的概率是多少? 显然将i次交通事故的概率用二项分布描述。

?n????P(x?i)???i???n?????i????1??n??n?i

n?n???????n!?1n!,当n→∞时,??1???e ?i?n????P(x?i)?e???ii!??

以上分析说明了蒲松分布中各参数的意义:λ为事件发生的频率,指数i是指某一段时间内发生i次同样的事件,公式计算的是i个事件在一段时间内发生的概率。

对于有线话路中继占用的例子,可以用蒲松分布来描述。这里,固定时间段,定义平均每次通话时间为1/μ,将1/μ分为n等分,每一小时间段为1/(nμ)。做相同的分析就得到:

P(x?i)?????e?????i!

i当中继线只有n条时,i=n的概念就是阻塞率,因此有:

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Pblocking?e?????????n!ne??????????i!i0n?????nn!i?????0n i!这里λ/μ就是单位时间内的Erlang话务量。

同样的Erl容量的条件下,允许的阻塞率越高,需要的链路数越少。

3.4 GOS

GOS(Grade of Service)意为服务等级(服务质量)。阻塞率和其它衡量系统质量的性能指标一起,构成了系统提供给用户的服务等级。

3.5 接收机灵敏度

3.5.1 is-97灵敏度测试

is-97测试结果表明BTS反向接收机灵敏度达到-126.4dBm,这是一个相当高的指标。

反向链路的接收性能、系统的链路噪声系数两个指标中,只要测出其中之一,即可推算出另一个参数。

接收机灵敏度是输入信号的功率,令Pin = -126.4dBm。测系统接收灵敏度时,不另加噪声,也就是说噪声来自于系统热噪声;设热噪声功率谱密度为N0,则:

N0?kTF?Boltzman?const?Noise_Figure?1.38?10?23?308K?F??203.7dB?NF(dB)??173.7dBm?NF(dB)EbN0?Eb?N0?Pin?21?N0W??126.4?21?173.7?NF?10log1228800 ?7.4?NF如果系统解调性能(NF)为4dB,则系统的链路噪声系数为3.4dB。

3.5.2 链路预算中的接收灵敏度

链路预算中的接收灵敏度与97测试中的灵敏度不同。链路预算中的灵敏度不仅仅考虑了接收机的热噪声,还考虑了小区负载、软切换等多种因素,可以理解为规定负载环境下的接收信号强度要求。97测试中的灵敏度是接收机的一项指标,而链路预算中的接收灵敏度除了考虑接收机的性能外还考虑了网络设计负载要求。相比之下,链路预算中的接收灵敏度更接近于实际环境。

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3.6 反向负载因子

CDMA小区负载X定义为:

X?cell_loading?考虑BTS热噪声:

number_of_active_users

maxinum_allowable_number_of_usersSS???022??IT???MFe?1??rS

SNR?解得:

M?Fe1?1?r?0??2?rS

??忽略?2,得到: 因此:

Mmax?Fe?1?1?r?0?

X?MMmax?M2???Fe?M???Sr???Fe??rS?MFe??rS??2

?M由于M/Fe>>1,上式化简为:

X?Fe?1??rSIT??MFe?1??rS??2IT??2

?M当小区负载接近1时,IT>>?2。表明小区干扰变得很大。当小区容量超载时,系统趋于不稳定。小区负载与干扰之间的关系如图 3-5所示。

图 3-5

小区负载与干扰之间的关系

3.7 dB、dBm、dBi、dBd、dBc、dBW的含义

1. dBm

dBm用于表达功率的绝对值,相对于1mW的功率,计算公式为:10lg(P功率值/lmW)。 [例]如果发射功率P为10W,则按dBm单位进行折算后的值应为:10lg(10W/1mW) =10lg(10000)=40dBm,则可以说发射功率P为40dBm。

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2. dBi、dBd

dBi和dBd均用于表达功率增益,两者都是一个相对值,只是其参考的基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线(点源天线),dBd的参考基准为偶极子(半波偶极子天线),因此两者的值略有不同,同一增益用dBi表示要比用dBd表示大2.15。

[例]:对于增益为16dBd的天线,其增益按单位dBi进行折算后为18.15dBi(忽略小数点后为18dBi)。

3. dB

dB用于表征相对比值,对于电压V、电流I、场强E:20log――dB;对于功率P:10log――dB。 比如计算甲功率相对乙功率大或小多少dB时,按下面计算公式:10lg(甲功率/乙功率)。 [例]:若甲天线的增益为20dBd,乙天线的增益为14dBd,则可以说甲天线的增益比乙天线的增益大6dB。

4. dBc

常用在射频器件的性能上。dBc是一个表征相对功率的单位,其计算方法与dB的计算方法完全一样。一般来说,dBc是相对于载波功率而言的,在许多情况下用来度量与载波功率的相对值,如度量干扰(同频干扰、互调干扰、交调干扰和带外干扰)、耦合、杂散等相对量值,在采用dBc的地方,原则上可以使用dB替代。

5. dBW

dBW同dBm一样,是一个绝对电平值,公式为10log(W)。

例:1瓦换算为dBW:10log1=0dBW;2瓦换算为dBW:10log=3dBW。

3.8 LAC®ZONE

LAC为位置区域编码,它是唯一识别我国数字PLMN中每个位置区的,是一个2字节16进制的BCD码,表示为L1L2L3L4(范围0000~FFFF,可定义65536个不同的位置区。)

区域就是在系统和网络里由几个基站组成的一个基站组。一个基站所属区域的消息由系统参数消息里的REG_ZONE字段传给移动台。

基于区域登记就是当移动台移动到一个新的小区,而该小区基站所属区域不在它的内部存储访问登记区域表上时,移动台进行登记。当任何一种登记(包含隐含登记)发生时,移动台所在区域都被加到该列表上。该表中任何一个区域都对应一个定时器,这些区域定时器在移动台离开其对应区域时被激活,当定时器在计时值到达上限时该定时器所对应地区域将被删除。一个移动台可以同时在多个区域里登记。每个区域由其区域号码(REG_ZONE)加上该区域的SID和NID唯一识别。

CDMA协议里没有说明REG_ZONE与LAC的关系,但是如果终端从一个位置区移动到另一个位置区时没有登记,则由于寻呼消息在原位置区下发,就会发生移动台在服务区内而寻呼不到的现象,所以位置区改变时,REG_ZONE也应该改变。这就使得REG_ZONE应该为位置区LAC的子集。另一方面REG_ZONE设置太小会引起频繁的登记,影响反向容量,所以 REG_ZONE应设计得越大越好,

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