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5G(NR)网络中无线规划---基础链路预算(公式)
KangGuoYing
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发表于 2020-03-09 10:32:17  只看楼主 

     链路预算是系统总增益和总损耗的计算,它是终端(UE)接收到信号电平(RxSL);终端接收到信号电平与接收机灵敏度(RxS)进行比较,以检查信道状态是否正常。

     如果接收信号电平(RxSL)优于接收灵敏度(RxS) ,则信道状态为”通过“(可用) ,否则为“失败”(不可用); 下图显示一些示例值,以说明计算连路预算时使用的不同输入参数:


PB.jpg

        

         5G链路预算中计算接收信号电平(RXSL) 公式如下:


         Received Signal Level at receiver (dBm) = gNodeB transmit power (dBm) – 10*log10 (subcarrier quantity) + gNodeB antenna gain (dBi) – gNodeB cable loss (dB) – Path loss (dB) – penetration loss (dB) – foliage loss (dB) – body block loss (dB) – interference margin (dB) – rain/ice margin (dB) – slow fading margin (dB) – body block loss (dB) + UE antenna gain (dB) …………………(1)

      

         在上例中,接收信号电平RXSL=77 dBm,接收灵敏度(RXS) =-93时,连路预算结果为“通过;通常受限制的是上行链路,建议计算时下行和上行链路分开预算,然后考虑最坏链路。


         为计算路径损耗,我们需使用合适的5G 传播模型(5G使用3GPP 36.873定义的3D传播模型)。UMa, Umi和RMa模型适用于2-6GHZ频段,在3GPP 38.901中扩展到0.5-100GHZ)。


         如果我们考虑视距通信(LOS)使用Uma模型,路径损耗公式如下:


         Path loss =28.0+22*log10⁡(d)+20 log10⁡( fc) …………………(2)



         使用上述公式可以计算出路径损耗;我们只需输入“d”--发射机与接收机之间距离(小区半径)和“(fc)”--中心频率;如果小区半径为小区最远覆盖距离,则路径损失与最大允许路径损耗(MAPL)相等。


         当我们获得路径损耗值就可以计算接收信号电平,并与接收机灵敏度进行比较;



         接收机灵敏度,取决于热噪声功率(dBm),噪声系数(dB),解调门限SINR (dB)。接收器灵敏度按以下公式计算:

   

         Receiver sensitivity (dBm) = Noise figure (dB) + Thermal Noise (dBm) + SINR (dB)  ……… (3)



         热噪声计算公式如下: K* T * BW ,其中“K”是波兹曼常数,“T”是开尔文的温度,“BW”是带宽。



         噪声系数和信噪比是供应商特有的值,其主要取决于硬件性能和调制编码方案译码性能。


         可以将方程(1)实现到 excel 中,并改变单元半径,直到接收信号电平更好或等于接收机的灵敏度。



         如果你想直接得出与特定接收灵敏度相对应的小区半径,我们可以使用链路预算公式(1) ,并用接收灵敏度替换接收信号电平(dbm)。


         接收灵敏度等于:


         Thermal noise power (dBm) + UE noise figure (dB) + demodulation threshold SINR (dB) ……(4)


         将公式(4)替换为(1) ,路径损耗等于:


         Path loss (dB) = gNodeB transmit power (dBm) – 10*log10 (subcarrier quantity) + gNodeB antenna gain (dBi) – gNodeB cable loss (dB) – penetration loss (dB) – foliage loss (dB) – body block loss (dB) – interference margin (dB) – rain/ice margin (dB) – slow fading margin (dB) – body block loss (dB) + UE antenna gain (dB) – Thermal noise power (dBm) – UE noise figure (dB) – demodulation threshold SINR (dB) ……………………..(5)


         当计算出路径损耗,获悉中心频率,我们可以用路径损耗公式计算出小区半径:


         Path Loss (PL) =28.0+22 log10⁡( d)+20 log10⁡( fc) ………….(6)


         我们从公式(5)中推导出小区半径“d”,并用下面的公式给出:


         Distance (d) = 10 Power ((PL-28-20*Log10(fc))/22) ………………..(7)


         例如,如果路径损耗为78.4 dB,则小区半径为120米。


         再看路径损耗公式(5),我们可得出结论:造成路径损耗值的主要因素是解调门限SINR (dB),这意为较高的SINR值(更好的调制) ,路径损耗较低,因此小区半径较小! 需要更多的5G基站。

         至此,关于链路预算计算希望大家已经了解;这样通过链路预,我们通过接收机灵敏度、接收信号电平(RSL)为计算出小区半径,并比较相同的接收灵敏度,以检查信道状态(通过或失败);


         接收灵敏度主要基于容量要求(吞吐量) ,因为SINR值直接与我们希望小区边缘实现的吞吐量有关!


         通过小区半径(R) ,我们可以用下面公式计算出一个基站覆盖面积:

 

         Coverage Area =pi *R^2 ………………(8)


         最后,所需5G基站数量计算如下


         #5G gNodeB = (Total  surface area of the cluster in Sq Km / Coverage Area of Single gNB) ….(9)



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    发表于 2020-03-09 20:01:52 
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    QUOTE:
    原帖由 litom2004 于 2020-3-9 02:32:17 发表
    链路预算是系统总增益和总损耗的计算,它是终端(UE)接收到信号电平(RxSL);终端接收到信号电平与接收机灵敏度(RxS)进行比较,以检查信道状态是否正常。如果接收信 ...

    挺好的

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    发表于 2020-03-13 17:07:01 


    QUOTE:
    原帖由 litom2004 于 2020-3-9 10:32:17 发表
    链路预算是系统总增益和总损耗的计算,它是终端(UE)接收到信号电平(RxSL);终端接收到信号电平与接收机灵敏度(RxS)进行比较,以检查信道状态是否正常。如果接收信 ...

    不明觉厉

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    发表于 2020-04-03 17:29:22 


    QUOTE:
    原帖由 litom2004 于 2020-3-9 02:32:17 发表
    链路预算是系统总增益和总损耗的计算,它是终端(UE)接收到信号电平(RxSL);终端接收到信号电平与接收机灵敏度(RxS)进行比较,以检查信道状态是否正常。如果接收信 ...

    很好的技术贴,谢谢分享

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