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产品名称:CDMA 1X
CDMA1X容量规划指导书
(V1.0仅供内部使用)
拟制: 审核: 审核: 批准: 孙璟 技术支持组 日期: 日期: 日期: 日期: 2002-08-31 yyyy/mm/dd yyyy/mm/dd yyyy/mm/dd
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CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 修订记录
日期 2002/08/31 修订版本 1.00 描述 初稿完成 作者 孙璟
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 CDMA1X容量规划指导书
关键词:CDMA 容量
摘 要:本文描述在CDMA网络中如何分析干扰,和如何计算和配置合理的CDMA容量。 缩略语清单: 对本文所用缩略语进行说明,要求提供每个缩略语的英文全名和中文解释。 参考资料清单: 请在表格中罗列本文档所引用的有关参考文献名称、作者、标题、编号、发布日期和出版单位等基本信息。
名称 参考资料清单 作者 编号 发布日期 查阅地点或渠道 出版单位(若 混合业务反向CSM5000芯片资源计算 语音与数据混合情况下的信道配置 CDMA系统容量与干扰分析 CDMA系统设计与优化
应关翔 张超 应关翔 不为本公司发布的文献,请填写此列) Kyoung I1 Kim 人民邮电出版社
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 目 录
目 录 ........................................................................................................................................................ 4
1. 2.
概述 ................................................................................................................................................ 1 CDMA系统容量分析 ................................................................................................................... 1 2.1 采用吞吐量描述的系统空口容量 ............................................................................................... 1 2.2 基于软阻塞分析的反向容量计算 ............................................................................................... 1 2.2.1 CDMA系统容量软阻塞特性 ............................................................................................... 1 2.2.2典型覆盖区域系统反向容量 ................................................................................................ 2 2.3 前向容量分析 ............................................................................................................................... 3 2.3.1前向容量理论分析 ................................................................................................................ 3 3.3.2典型覆盖区域系统前向容量 ................................................................................................ 4
3. 容量规划 ........................................................................................................................................ 5 3.1 容量规划基本思路 ....................................................................................................................... 5 3.1 话务模型分析 ............................................................................................................................... 6 3.1.1 3.1.2
3.1.2.1 3.1.2.2
语音业务话务模型 ................................................................................................. 6 数据业务话务模型 ................................................................................................. 6
高端用户 ..................................................................................................................... 7 低端用户 ..................................................................................................................... 8
3.1.3
3.1.3.1 3.1.3.2 3.1.3.3
用户类型分类及比例 ............................................................................................. 9
纯语音业务用户 ......................................................................................................... 9 纯数据业务用户 ....................................................................................................... 10 开通数据业务和语音业务的用户 ............................................................................ 10
3.2 扇区载频平均空口容量 ............................................................................................................. 10 3.2.1 用户运动速率比例 ............................................................................................................. 10 3.2.2 平均载频的设计吞吐量 ..................................................................................................... 11 3.3 载频和基站资源规划 ................................................................................................................. 11 3.4 BTS信道资源配置(CE配置) ............................................................................................... 12
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 3.4.1 BTS信道特点 ...................................................................................................................... 13 3.4.2 信道配置计算方法 ............................................................................................................. 14 3.4.3 信道配置计算举例 ............................................................................................................. 16 3.5 BSC信道资源配置 ..................................................................................................................... 17 3.5.1 BSC信道特点 ..................................................................................................................... 17 3.5.2 BSC BM框基本信道配置 ................................................................................................... 18 3.5.3 BSC TC框基本信道配置 .................................................................................................... 19 3.5.4BSC PM框基本信道配置 .................................................................................................... 19 小结 ................................................................................................................................................... 19
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 1. 概述
CDMA系统具有软容量特性,容量大小随用户分布、用户行为、系统解调门限等的改变而变化。CDMA系统能同时支持语音和数据业务,所以CDMA的前反向容量不一样,在进行容量规划时,需要从前反向链路两个方面来考虑。
本指导书通过对CDMA系统容量的分析,提出了混合业务的容量规划思路和方法。
2. CDMA系统容量分析
CDMA系统空口容量与外界干扰密切相关,体现为软容量。当小区半径、无线配置、用户行为、环境因素等参数改变,都将导致系统容量的变化,变化范围可达原容量的2~3倍。
2.1 采用吞吐量描述的系统空口容量
由于CDMA2000可以同时支持语音和数据业务,为了能对二者进行统一的计算,我们直接采用“吞吐量”对语音业务和数据业务进行统一描述。对于语音业务:
SAvr
S:吞吐量(bps或kbps)
AV:忙时用户话务量(Erl)
v: 信道速率(RC1为9.6kbps,RC3为14.4kbps) αr:激活因子,语音为0.4
2.2 基于软阻塞分析的反向容量计算 2.2.1 CDMA系统容量软阻塞特性
针对CDMA的软容量特性,引入软阻塞分析CDMA的容量。软阻塞是指:基站有足够的信道可用,但是由于在该基站覆盖范围内已经有很多用户,如果增加一个用户,就会使干扰高于事先设定的门限值,这次呼叫会被拒绝,为了获得更大的系统容量,运营商可以降低质量要求,降低阻塞负荷,这样系统容量随着
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 质量指标的改变而改变。软阻塞属于一种指标阻塞,随着不同负荷和不同业务质量要求而有不同的系统容量。
下面就是在高斯近似下的系统软阻塞反向容量模型公式:
22WX0Me2(1)R BcdmaQ()
22222Me(1)1其中:
Q(x)x1t2/2edt; 2Bcdma:阻塞率; W / R:处理增益 ;
:平均话音激活因子 ;
2:话音激活因子平方的平均;
:干扰因子 ;
:二阶干扰因子 ;
; :解调门限标准差(功率控制方差)
:解调中值(=emdB,(ln10)/10,mdB为解调门限);
X0:系统阻塞负荷;
M:系统爱尔兰容量。
根据以上公式可以看出,CDMA系统反向容量与功控精度、系统的解调门限(用户接入速率、运动速率都直接影响解调门限)、假定激活因子、小区干扰、小区负荷X0,系统软阻塞率Bcdma有密切的关系,即CDMA系统的反向容量会随网络环境的变化而产生波动。
2.2.2典型覆盖区域系统反向容量
根据以上计算公式,我们可以推导出不同环境下的系统反向容量:
表1:不同环境下的系统反向容量
静止 3km/h 8km/h 30km/h 100km/h
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 系统平均负荷 业务阻塞率 干扰因子 基本参数 二阶干扰因子 功控方差(dB) 扇区化因子 激活因子 业务解调门限 5.08 50% 2% 0.55 50% 2% 0.55 50% 2% 0.55 50% 2% 0.55 0.086 2.5 2.55 50% 2% 0.55 0.086 2.5 2.55 0.086 0.086 0.086 2.5 2.55 2.5 2.55 2.5 2.55 语音业务取0.4 数据业务取 1 5.57 6.34 84.2 71.5 4.96 88.1 74.9 3. 7.13 68.2 57.9 5.96 65.4 55.6 4.78 74.2 63.1 4.28 65.1 55.4 3.8 53.4 45.4 6.78 74.9 63.6 5.37 78.0 66.3 4.26 87.4 74.3 3.57 82.7 70.3 2.68 79.9 67.9 1X9.6K语全向基站吞吐量(Kbps) 117.2 103.1 音 定向载频吞吐量(Kbps) 业务解调门限 99.6 3.4 87.6 4.11 1X19.2K数全向基站吞吐量(Kbps) 138.5 113.0 据 定向载频吞吐量(Kbps) 117.7 业务解调门限 2.59 96.0 3.01 1X38.4K数全向基站吞吐量(Kbps) 145.7 128.4 105.9 据 定向载频吞吐量(Kbps) 123.8 109.1 业务解调门限 2.15 2.47 90.1 3.01 99.5 84.6 2.51 84.8 72.1 1X76.8K数全向基站吞吐量(Kbps) 131.5 118.7 据 定向载频吞吐量(Kbps) 111.8 100.9 业务解调门限 1.54 1.98 1X153.6K全向基站吞吐量(Kbps) 118.8 102.1 数据 定向载频吞吐量(Kbps) 101.0 86.8 紫色:全向站吞吐量; 黄色:定向站吞吐量
2.3 前向容量分析 2.3.1前向容量理论分析
在CDMA1X系统中,前向容量分析必须考虑前向链路功率损耗、用户分布情况、链路信号衰减、系统解调门限、功率控制精度。其特点是: 业务类型不同影响设备总的前向容量;
运动速率不同导致系统解调门限不同,对系统前向容量影响较大; 小区中心区域,前向干扰主要为多径分量,小区边界,前向干扰主要为邻区
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 干扰;
前向链路的容量取决于小区的总发射功率,以及发射功率在业务信道与其它
附加信道的分配情况;
用户分布情况直接影响基站前向容量。 下面给出理论分析结果:
M(Pmax)PGtrafKtraf..trafsyncpag10M(dB)/10.Pmax[pilNp]NmLT(R)Kf.PmaxPGsyncPGpag Ptatal :基站发射功率 Ppil:同步信道功率 Ppag:寻呼信道功率 Ptraf:业务信道功率 Np:寻呼信道数 Ktraf:用户分布系数 :业务信道语音激活因子 M:系统激活用户数 Kf::系统干扰系数 pil:导频信道解调门限 sync:同步信道解调门限 pag:寻呼信道解调门限 traf:业务信道解调门限 Gpil:导频信道扩频增益 Gsync:同步信道扩频增益 Gpag:寻呼信道扩频增益 Gtraf:业务信道扩频增益
3.3.2典型覆盖区域系统前向容量
根据以上公式,我们计算出了在不同移动台运动速度下,全向站单载频的前向吞吐量。
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 表2:不同环境下的系统前向容量
静止 3km/h 噪声背景(dBm) 路径损耗(dB) 系统干扰指数 用户地理分布系数 最大发射功率(W) 导频信道解调门限 (dB) 同步信道解调门限(dB) 基本参数 寻呼信道解调门限(dB) 1X9.6K语业务解调门限 音 基站吞吐量(Kbps) -105 130 2 0.4 20 -15 6 6 6.8 -105 130 2 0.4 20 -15 6 6 7.46 8km/h -105 130 2 0.4 20 -15 6 6 8.49 193.6 7 272.8 6.32 319.1 5.04 428.4 5.22 30km/h 100km/h -105 130 2 0.4 20 -15 6 6 9.54 152.0 8.41 197.2 8.31 201.8 7.17 262.4 7.9 -105 130 2 0.4 20 -15 6 6 9.08 169.0 7.58 238.7 7.4 248.8 5.98 345.1 5.57 379.21 285.7 245.4 4.8 5.8 1X19.2K数业务解调门限 据 基站吞吐量(Kbps) 452.8 359.7 4.5 5.23 1X38.4K数业务解调门限 据 基站吞吐量(Kbps) 485.2 410.1 3.6 4.14 1X76.8K数业务解调门限 据 基站吞吐量(Kbps) 596.9 527.1 3.2 4.11 1X153.6K业务解调门限 数据
基站吞吐量(Kbps) 654.46 530.74 411.04 221.76 3. 容量规划
CDMA1X能同时支持语音业务和数据业务,在系统设计时,不同的无线配置、业务速率、负荷设计指标及覆盖设计指标要求,系统也会体现不同容量和覆盖性能。鉴于CDMA1X容量和覆盖的复杂性,华为公司提出网络规划基本技术建议:建立合理的话务模型,清晰分析在不同条件下基站的容量和覆盖性能,合理规划小区数、扇区数和频点数、信道资源数,以合理的建设成本建立优质的CDMA1X网络。
3.1 容量规划基本思路
基本规划思路为:
对需要规划地区按话务分布和地物地貌特点进行区域划分,如密集区、一般
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 城区、郊区、农村等;
对各目标区域进行话务模型分析;
根据不同目标区域的话务模型,确定各目标区域的单载频规划容量; 确定满足容量要求的目标区域的基站数和载频数;
比较根据容量和覆盖要求分别确定的基站数和载频数,选择数量更多的基站
数和载频数,保证同时满足容量和覆盖的要求; 对BTS进行CE(信道资源)配置;
BSC配置,包括FMR、PM、TC板的信道配置;
以下从话务模型开始,对容量规划进行详细的举例分析。
3.1 话务模型分析
在规划过程中,首先需要建立一个合适的话务模型来描述区域内用户的基本行为,话务模型直接影响系统资源配置,最终影响网络建设成本。
由于语音业务的电路域特性和数据业务的分组域特性不同,需要分别建立不同的业务模型反映语音业务和数据业务对系统资源的占用情况。
业务模型是设备配置的基础,这里我们直接引用郑州邮电设计院话务模型。
3.1.1 语音业务话务模型
对于语音业务,从用户行为,业务种类,以及资源占用情况,2G和3G没有很大的区别,关于2G语音业务模型业界已经有统一的标准,模型的分析结果见下表。
表3:语音业务模型 业务阻塞率 基本信道速率(kbps) 语音激活因子 单用户平均话务强度(Erl) 软切换比例 2% 9.6 0.4 0.02 30% 3.1.2 数据业务话务模型
CDMA 1X无线数据业务可以支持: 1.短消息业务(SMS) 2.增值短消息业务(SMS) 3.E-mail业务
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 4.文件、图片、铃声下载业务(FTP) 5.移动商务 6.基于定位的业务 7.语音和视频多媒体流业务 8.网上冲浪(WWW)及WAP业务
在移动业务开展的初期,用户将主要使用以下七类业务: 1. 信息查询 2. WWW 浏览和 WAP 3. E_mail 4. FTP
5. 语音和视频多媒体流业务 6. 电子商务 7. 其它
我们将移动用户使用数据业务多少,分成高端和低端用户。
3.1.2.1 高端用户
高端用户通信速率的取定
表4:高端数据用户通信速率
数据业务速率 9.6kbps 19.2kbps 38.4kbps 76.8kbps 153.5kbps 平均数据业务速率R(kbps)
表5:网络初期的高端用户行为
信息查询 WWW 浏E_mail FTP 语音和视频多媒体流业务 电子商务 其它 分级 R1 R2 R3 R4 R5 R 分配统计比例% 25 40 30 4 1 26.21 览和 WAP
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 月使用次数 忙日集中系数 忙时集中系数 平均使用时间(s) 占空比 吞吐量(bps) 60 0.05 0.1 120 0.1 26.21 60 0.05 0.1 300 0.1 65.53 60 0.05 0.1 15 0.75 24.57 60 0.05 0.1 30 0.8 52.42 5 0.05 0.1 300 0.8 43.68 20 0.05 0.1 120 0.1 8.74 15 0.05 0.1 60 0.1 3.28 对于高端用户,忙时数据吞吐量可用下式计算:
SnTM1M2M3R3600
参数如下:
n: 访问业务的次数 T: 平均通信时间 M1: 忙日集中系数 M2: 忙时集中系数 M3: 占空比 R: 平均数据业务率
高端用户的吞吐量为 250 bps;
上下行比例为1:4,可以得出上行吞吐量为50bps,下行吞吐量为200bps; 平均信息帧长 200 Byte;
3.1.2.2 低端用户
表6:低端数据用户通信速率
数据业务速率 9.6 kbps 19.2 kbps 38.4 kbps 76.8 kbps 153.6 kbps 平均数据业务速率R(kbps)
分级 R1 R2 R3 R4 R5 R 分配统计比例% 100 0 0 0 0 9.6 CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 估计网络初期的低端用户行为(主要是不使用多媒体业务,且通信速率仅为9.6kbps):
表7:网络初期低端用户行为
信息查询 WWW 浏览和 WAP E_mail FTP 语音和视频多媒体流业务 月使用次数 忙日集中系数 忙时集中系数 平均使用时间(s) 占空比 吞吐量(bps) 30 0.05 0.1 120 0.1 4.80 30 0.05 0.12 300 0.1 14.40 20 0.05 0.1 15 0.75 3.00 30 0.05 0.1 30 0.8 9.6 0 0 0 0 0 0 10 0.05 0.1 120 0.1 1.60 10 0.05 0.1 60 0.1 0.8 电子商务 其它 低端用户的吞吐量为 35 bps;
上下行比例为1:4,可以得出上行吞吐量为7bps,下行吞吐量为28bps; 平均信息帧长 200 Byte;
3.1.3 用户类型分类及比例
CDMA1X引入数据业务,但在前期,CDMA1X用户主要还是只开通语音业务,而数据只是开展简单的业务类型。在规划网络时,需要清晰规划出当前用户的分布情况和分类情况。这里根据用户开通的业务类型将用户分为三类,本话务模型的各自所占比例为:
1 只开通语音业务的用户,占总用户的90% 2 开通语音业务和数据业务的用户,占总用户的10% 3 只开通数据业务的用户,占总用户的0%,没有该类用户
3.1.3.1 纯语音业务用户
表8:纯语音业务用户 用户类型 比例 单用户话务量 (Erlang) 语音 100% 单用户语音业务吞吐量 (bps) A=0.02 SvAv9600r76.8 其中:Sv表示单用户数据吞吐量,A为语音用户爱尔兰数,为语音激
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 活因子。
3.1.3.2 纯数据业务用户
表9:纯数据业务用户 用户类型 高端数据 低端数据 用户比例 20% 80% 单用户数据业务吞吐量 (bps) SdStPtSlPl15.6 其中:Sd表示单用户数据吞吐量,St、Sl分别表示高、低用户的吞吐量,Pt、
Pl分别表示高、低用户的比例。
3.1.3.3 开通数据业务和语音业务的用户
表10:开通数据业务和语音业务的用户 用户类型 语音 高端数据 低端数据 比例 保持语音业务 保持数据业务 业务强度 76.8bps 15.6bps 开通语音及数据业务单用户吐量(bps) Sv,dAv9600rStPtSlPl92.4 其中:Sv,d表示单用户数据混合吞吐量,A为语音用户爱尔兰数,为语音激活因子,St、Sl分别表示高、低用户的吞吐量,Pt、Pl分别表示高、低用户的比例。此处都是按照反向容量计算。
3.2 扇区载频平均空口容量
从第三章容量分析可以看出,不同业务接入速率,不同运动速率比例下CDMA1X空口有不同的容量,通过结合话务模型以及用户类型比例可以规划出空口的每扇区载频的平均容量。
3.2.1 用户运动速率比例
移动通信的特点就是用户可以在不同的运动条件下进行通信,对于CDMA1X不同的移动速度对系统容量会产生一定的影响,通过分析,我们认为CDMA1X中用户通信情况符合以下比例特征。
表11:用户运动速率比例
数据业务 静止(0km/h) 步行(3km/h) 车速(8km/h) 车速(30km/h) 车速(100km/h)
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 90% 语音业务
5% 3% 2% 1% 车速(100km/h) 1% 静止(0km/h) 步行(3km/h) 车速(8km/h) 车速(30km/h) 70% 15% 10% 4% 3.2.2 平均载频的设计吞吐量
结合以下公式可以计算出平均载频的设计吞吐量:
Md=KivRi
M=Pd (Md*VI)+ Pv( Mv *Vi)
Mv:载频语音业务吞吐量(参见2.2.2) Md:载频数据业务吞吐量 Kiv:不同业务接入速率比例
Ri:不同业务速率的载频业务吞吐量(参见2.2.2) Pd:数据用户比例 Pv:语音用户比例 Vi:用户运动速率比例
根据郑院话务模型和用户比例可以计算出嵌入式全向小区载频反向容量为110kbps ;引入扇区化因子,嵌入式120°扇区载频反向容量为94kbps 。
根据郑院话务模型和用户比例可以计算出嵌入式全向小区载频前向容量为300kbps ;嵌入式120°扇区载频前向容量为255kbps 。
3.3 载频和基站资源规划
假设某区域网络的用户数为800000,用户业务行为:纯语音用户数Pv=90%,纯数据业务用户数Pd=0%,开通语音业务及数据业务用户数Pv,d=10%,话务模型采用郑州邮电设计院话务模型。
首先根据话务模型及载频平均空口容量,可以规划出满足容量情况下区域内所需要的基本载频数和基站数。请注意,此时是按反向容量来取定载频及基站配置。
表12 800000用户载频及基站配置 载频类型 单载频可容纳用户数 最少需要载频数量 基站类型 单基站可容纳用户数 最少需要基站数量
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 S1 O1 1229 1437 651 557 S111 O1 3687 1437 217 557 覆盖区域单用户平均吞吐量
= 纯话音业务用户比例*纯话音业务用户平均吞吐量+纯数据业务用户比例*纯数据用户平均吞吐量+开通语音及数据业务用户比例*开通语音及数据业务用户平均吞吐量
单载频可容纳用户数
= 单载频平均吞吐量/覆盖区域单用户平均吞吐量 需要载频数
= 覆盖区域用户数/单载频可容纳用户数 覆盖区域单用户平均吞吐量
= 76.8*90%+92.4*10%=78.36bps(参见表8和表10) 单载频可容纳用户数 = 94000/78.36=1229
(94Kbps是三扇区单载频反向吞吐量,参见2.3.2) 需要载频数
= 800000/1229=651(取整) 需要基站数 =651/3=217
在此,我们假设基站数和载频数同时满足覆盖要求。实际工程中,在建网初期,往往覆盖要求的基站数大于容量要求,此时,基站数量按覆盖要求确定,每个基站的载频数和信道资源数就由容量要求来确定。
3.4 BTS信道资源配置(CE配置)
语音和数据业务的数据流向图如下:
图3-1:数据流向图
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 语音数据Um接口信道(FCH有软切换+ SCH无软切换+公共信道)引入阻塞率配置CE。CSM5000芯片特性:信道处理板前向个CE,每个CE可解调一个FCH或一个9.6k的SCH;反向向32个CE,每个CE可解一个FCH或一个19.2k的SCH。Abise接口(含软切换分支)FRM帧处理板(不含软切换分支)DSP芯片特性:语音FCH信道等价于一个9.6k信道数据FCH信道等价于一个9.6k信道数据SCH信道等价于相应倍数的多个9.6k信道TC框PM框
详细的信道资源配置必须根据基站的覆盖情况及每个基站具体容纳的用户数来确定。首先要了解BTS信道板的特点,即核心芯片CSM5000的特点。
3.4.1 BTS信道特点
在BTS信道板中,前反向CE(Channel Element信道资源)工作,分别处理前向信道和反向信道,并且前反向CE处理能力不同,其特点为:
每个前向CE能够解调1个9.6K的FCH信道或一个9.6K的SCH信道 每个反向CE能够解调1个FCH信道或一个19.2k的SCH信道,下表为反向
SCH在RC3时,不同吞吐量(Kbps)要求的CE资源数:
表13:RC3时SCH不同吞吐量要求的CE配置
SCH的吞吐量(Kbps) 要求的CE资源(个) <=19.2 1 38.4 2 76.8 4 153.6 8 对于同一个基站,多个扇区共享CE资源。在配置时必须结合每个基站覆盖区域内的用户业务情况来配置CE。
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 实际配置信道过程中,需要注意: 我们还必须为小区预留公共信道 I. II.
对于反向信道,每个扇区预留1个反向CE用来处理反向接入信道 对于前向信道,预留3个前向CE用来处理前向导频,同步和寻呼信道
由于CDMA系统软切换分支必须占用CE处理资源,目前算法采用FCH参与软切换而SCH不参与软切换的策略,在数据业务分析时必须认真考虑哪些数据是由FCH信道传送,哪些数据是由SCH信道传送。 在BTS,目前提供两种类型的信道板: I. II.
信道板A提供个反向CE, 128个前向CE; 信道板B提供128个反向CE,256个前向CE。
由于信道板提供的前方向信道资源不一致,所以在实际规划当中,必须考虑在当前的业务模型下,CE处理资源是前向受限,还是反向受限,如果是前向受限按前向配置信道板,如果是反向受限按反向配置信道板。
3.4.2 信道配置计算方法
分析表明,在郑院业务模型下,只有数据业务用户数达到70%时,资源才会达到前向受限。该示例中由于语音业务用户占90%,所以资源属于反向受限,我们按反向来配置信道。
按反向进行配置的方法如下:
1、语音信道资源=单扇区载频语音用户总吞吐量/(语音基本速率*语音激活因
子)
或=单扇区载频总用户数*单语音用户Erl数
2、高端数据业务信道数=(单扇区载频数据总吞吐量*高端用户比例)/(高端数
据业务资源解调率*9.6K)
3、低端数据业务信道数=(单扇区载频数据总吞吐量*低端用户比例)/9.6K 4、考虑软切换的语音业务信道资源=(语音信道资源)/(1-软切换比例) 5、考虑软切换的数据业务信道资源
=高端数据业务信道数/(1-高端FCH所占CE资源比例*软切换比例)+低端数据业务信道数/(1-软切换比例)
(注:SCH信道不参与软切换,且低端用户只有9.6K,只占有FCH)
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 5、每个扇区的总信道数=1个公共接入信道+考虑软切换后的总信道资源 6、需要配置信道数=ErlB(每个扇区总信道数,业务阻塞率)
其中,
单扇区载频语音用户吞吐量=规划单载频容纳用户数*(纯语音用户比例+混
合业务用户比例) *单用户语音业务吞吐量(参见3.1.3表8)
单扇区载频数据总吞吐量=规划单载频容纳用户数*(纯数据用户比例+混合
业务用户比例)*单用户数据业务吞吐量(参见3.1.3表9) 高端用户数据业务资源解调率,取值1.40,见下面推导过程:
以郑院话务模型为例,高端用户平均速率26.21Kbps,先计算出数据业务资源解调率,见下表:
表14:高端数据业务资源解调率
数据速率分级(Kbps) 分配统计比例(时间) 9.6 9.6+9.6 25% 40% 9.6*25%=2.4 2.4/26.21=9.2% 7.68 29.4% 9.6/9.6=1 (9.6/9.6)+(9.6/19.2)=2(取整) 9.6+19.2 18% 5.184 19.8% (9.6/9.6)+(19.2/19.2)=2 9.6+38.4 12% 5.76 22% (9.6/9.6)+(38.4/19.2)=3 9.6+76.8 9.6+153.6 4% 1% 3.456 1.632 13.3% 6.3% 5 9 (9.6+19.2)/(2*9.6)=1.5 (9.6+38.4)/(3*9.6)=1.67 1.8 1. 9.6/(1*9.6)=1 (9.6+9.6)/(2*9.6)=1 吞吐量(kbps) 吞吐量分配统计比各速率需要的CE资源 例 (FCH和SCH要分开考虑) 各速率资源解调率 根据各速率的资源解调率可以得出: 高端数据业务资源解调率
=9.2%*1+29.4%*1+19.8%*1.5+22%*1.67+13.3%*1.8+6.3%*1.=1.40
高端数据业务FCH所占总高端数据业务CE资源百分比:44.46%,具体如
下:
设FCH的比例为x,可以列出等式:
x=9.2%*1+29.4%*1/2+19.8%*1/2+22%*1/3+13.3%*1/5+6.3%*1/9=44.46%
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 其中比例对应关系如下:
表15:高端数据业务FCH所占高端数据业务总CE比例
数据速率分级(Kbps) 消耗CE资源(个) 分配统计比例(吞吐量) FCH消耗资源的比例 9.6 9.6+9.6 9.6+19.2 9.6+38.4 9.6+76.8 9.6+153.6 1 2 2 3 5 9 9.2% 29.4% 19.8% 22% 13.2% 6.25% 1 1/2 1/2 1/3 1/5 1/9
按前向进行信道配置基本算法与反向基本一样,只有以下区别:
1、 由于前向每个CE解调的FCH和SCH都是9.6K,所以前向数据业务
资源解调率为1。
2、公共信道资源:反向1个,前向需要3个。反向1个是为反向接入信道
配置,如果以后有了反向公共信道,则需要再加一个CE资源,反向导频信道不占用信道CE资源。前向3个CE是为导频、同步、寻呼信道配置,如果前向有了快速寻呼信道,还需要再增加CE资源。 3、同一扇区有2个以上(含2个)载频时,各载频的CE要单独计算。
3.4.3 信道配置计算举例
详细的信道及CSM5000芯片配置必须根据基站的覆盖情况及单载频具体容纳的用户数来确定,初期规划可以按话务覆盖的粗略估计来配置。
根据上一节的计算结果:
1、覆盖区域单载频容纳用户为1229个;
2、三扇区单载频反向吞吐量94Kbps;全向站单载频反向吞吐量110Kbps; 3、每个语音用户前反向吞吐量均为76.8bps,每个数据用户反向吞吐量为:
高端用户50bps,低端用户7bps,平均为15.6bps。
每扇区载频的信道资源的计算步骤如下:
单扇区载频话音吞吐量=1229*(90%+10%)*76.8=94387.2bps 单扇区载频数据业务吞吐量
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 =1229*10%*15.6=1917.24bps
语音业务信道资源数=94387.2/(9600*0.4)=24.58
高端数据业务信道资源数=(1917.24*20%)/(1.40*9600) =0.028 低端数据业务信道资源数=(1917.24*80%)/9600=0.16 考虑软切换语音信道资源数=24.58÷(1-30%)=35.114 考虑软切换数据业务信道资源
=0.028÷(1-44.46%*30%)+0.16÷(1-30%) =0.0323+0.23=0.26
每扇区配置公共信道=1
总的信道资源=1+35.114+0.26=36.37
每基站配置的信道数=ErlB_B[36.37*3,0.02]=122(注:在这里公共信道、语音与数据业务的阻塞率要求均为2%,如果不同,需要对公共信道、语音信道、和数据信道分开查表)
另外,对于本例的语音信道资源数也可以这样计算: 语音信道资源数=1229*(90%+10%)*0.02=24.58 0.02是每语音用户的Erl数。
3.5 BSC信道资源配置 3.5.1 BSC信道特点
BSC部分信号处理过程如下:BTS语音和数据信号到FMR板进行处理,在FMR板进行软切换分支选择,之后语音信号送到TC框再通过A接口到MSC,数据业务信号送到PM框通过A10、A11接口送到PDSN。
BSC主要配置的信道资源包括三部分:FMR板信道处理资源,EVC板语音信道处理资源,PPU板数据业务处理资源,以下是三块板的基本特性。
BSC的BM框的FMR板:每块板提供320个信道解调资源,一个解调
资源可以处理一个FCH信道或一个9.6k的SCH信道,前方向的处理能力是对称的。在配置时,以受限方为准来配置。
BSC的TC框的EVC板:每块板提供192个语音信道处理单元。
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 BSC的PM框的PPU板:每块PPU板可提供的数据吞吐量为16M,
每个PM框提供2500个激活的PPP连接。
3.5.2 BSC BM框基本信道配置
根据前面的话务模型和举例可以知道,该示例中800000用户,纯语音用户占90%,纯数据用户占0%,混合业务用户占10%;对于数据业务用户,高端用户占20%,平均吞吐量为250bps,低端用户占80%,平均吞吐量为35bps,前反向比例为4:1。则可以计算BSC配置如下:
1、语音信道数=用户数*语音用户比例*语音用户话务量 =800000*(90%+10%)*0.02=16000
2、高端数据信道数=(用户数*数据用户比例*高端用户比例*高端用户吞吐量*前向比例)/FMR单信道处理能力
=(800000*(0%+10%)*20%*250*80%)/9600=333
3、低端数据信道数=(用户数*数据用户比例*低端用户比例*低端用户吞吐量*前向比例)/FMR处理能力=800000*(0%+10%)*80%*35*80%/9600=186.7 4、 考虑软切换的数据总信道数
=考虑软切换的高端数据信道数+考虑软切换的低端数据信道数 =高端数据信道数÷(1-FCH所占资源比例*软切换比例)+低端数据信道数÷(1-软切换比例)
=333÷(1-44.46%*30%)+186.7÷(1-30%)=384.2+266.7=650.9 5、 考虑软切换的语音总信道数=语音信道数*(1+软切换比例)
=16000÷(1-30%)=22857.1
6、需要配置FMR信道数=考虑软切换语音的总信道数+考虑软切换数据业务总信道数=22857.1+650.9=23508
7、需要配置的FMR板的数量=23508/320=74块(取整) 从以上计算可以看出,BSC的FMR配置有以下特点:
无需考虑每一个基站、载频的容量,只需要整体考虑即可; 配置FMR时需要考虑软切换;
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 FMR的信道资源前反向是一致的。在郑院模型下,前向数据业务容量是
反向的4倍,语音业务前反向一样,即总容量为前向受限,因此只需要计算前向的FMR信道数。这与前面BTS的CE配置受限方不同,原因就是CSM5000芯片与FMR板提供的前反向信道资源方式不同。
在实际规划当中,要根据实际的业务模型确定到底是前向或反向受限,要根据受限的一方来规划FMR信道数。
3.5.3 BSC TC框基本信道配置
经过BM框处理之后,软切换分支被处理,TC框业务流量由语音用户平均话务量决定。
TC框语音信道数=用户数*语音用户比例*语音用户话务量 =800000*(90%+10%)*0.02=16000
3.5.4BSC PM框基本信道配置
PM框数据业务流量=用户数*数据用户比例*数据业务平均吞吐量
=800000*(0%+10%)*(250*20%+35*80%)=5.9Mbps
这里的数据业务平均吞吐量是前向和反向吞吐量之和。
小结
1、CDMA 1X容量规划的基本思路:
1) 根据前反向容量公式、话务模型(不同业务接入速率比例、不同移动终端速
率比例、数据用户与语音用户比例),并基于一定假设前提下,计算出空口单载频的设计吞吐量;此时要注意哪一方受限,以受限方来配置。 2) 根据单载频设计吞吐量、话务模型(单用户平均吞吐量)计算出需要的总载
频数和基站数,以及单载频可容纳用户数;
3) 根据单载频可容纳用户数、话务模型计算每基站需要CE资源; 4) 计算所需的BSC的FMR信道资源;
5) 计算BSC的TC、PM信道资源,其中TC为语音信道资源,PM以前反向数
据业务吞吐量之和计算信道资源。
CDMA1X容量规划指导书V1.0 内部公开 本指导书是以郑院话务模型为例作的计算,不同的话务模型、用户比例,结果是不同的,但基本思路是一样。
2、BTS的CE(信道资源)配置,需要考虑业务阻塞率,所以需要根据Erl-B表来获取最终的信道数;BSC的FMR、TC、PM信道数则无需考虑阻塞率。 3、BTS的CE配置和BSC的FMR信道配置需要分别考虑前向和反向哪一方受限,以受限方作为配置基准。PM信道配置则以前反向容量之和为配置基准。 4、BTS的CE配置需要先计算出单载频容纳的用户数,然后根据话务模型计算出单载频需要的信道数。BSC的FMR、TC、PM信道数配置只要考虑总体容量要求即可。
5、BTS的CE配置和BSC的FMR信道配置需要考虑软切换,BSC的TC和PM信道数配置不需要考虑。
6、当单扇区载频数超过2个(含2个)时,每个不同频点载频的CE数要单独规划,因为属于不同的资源池。同一BSC内的FMR、TC、PM的资源配置无需分开,可以一起规划。
为方便计算,特提供Excel计算工具,参见附件:《CDMA1X容量规划计算工具V2.0》。通过该工具,可以直接得到基站、载频、CE等配置数量。
附件:《CDMA1X容量规划计算工具》
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