LTE的容量仿真与TD-SCDMA相比有哪些不同
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TD-LTE容量性能分析
1 TD-LTE容量基本特征
TD-LTE容量受限因素
●系统带宽；
●上下行子帧配比；
●特殊子帧配比；
●控制信道开销；
●具体的业务类型；
●组网方式；
●eNodeB硬件处理能力。
TD-LTE容量衡量指标
●单小区VoIP用户数；
●小区平均吞吐量；
●频谱效率；
●边缘吞吐量；
2 最大在线用户数
●在线用户数，我们理解为保持RRC连接的用户，包括激活用户（保持上行同步）和非激活用户（不保持上行同步）；
●非激活用户，因为处于上行失步状态，如果需要进行数据传输时，必须重新发起随机接入过程，以建立上行同步；
●非激活用户需要在eNB保存UE上下文，并不占用空口资源；因此决定最大非激活用户数的主要因素是eNB的内存大小。
3 激活用户数
●激活用户数
指有RRC连接，并且保持上行同步，可以在上下行共享信道进行数据传输的用户。
●TDD配比：
每个激活用户都需要分配sounding、CQI、SRI资源；上行子帧偏少的配比下，这些资源相对较少，支持的用户也相对较少；
PDCCH只存在于下行子帧和特殊子帧，下行子帧偏少的配比下，PDCCH资源较少，每帧能调度的用户数较少。
●eNB处理能力
每个子帧eNB需要完成用户调度、基带处理的全部流程，要求调度、基带处理的时延非常短，限制了小区可以支持的最大激活用户数。
●业务QoS
VoIP业务，对实时性要求较高，该类业务过多会影响其他低QoS业务的激活用户数；
GBR业务要求保证带宽，该类业务过多会限制其他低QoS业务的激活用户数。
4 最大并发用户数
最大并发用户数，有两种理解方式：
1）激活用户数
2）同一TTI内可以同时调度的用户数
5 最大同时调度用户数
●TD-LTE系统中，多用户调度共享上下行业务信道进行传输，因此对于不要求GBR和延迟性能的数据业务，理论上系统所支持的用户数目是不受限制的，受限制的是一个TTI内同时得到调度的用户数目。但VOIP业务由于对GBR和延迟参数的要求，因此系统所能够支持的VOIP用户总数受限。
●同时能够得到调度的用户数目受限于控制信道的可用资源数目，即PDCCH（包含PHICH、PCFICH）信道可用的CCE个数。
1）PHICH，每条占用一个CCE，最多复用8个UE；
2）PCFICH，指明给定带宽和天线配置下可用的CCE个数；
3）PDCCH，一个对称业务的用户需要2条PDCCH，传输上下行调度控制信息。
●在实现中，设备硬件资源、处理能力限制了单小区能够支持的激活用户数。
●协议要求，在5MHz~20MHz的带宽配置下，要求支持激活用户数>=400/Sector。
6 PUSCH信道容量分析
●PUSCH信道用于承载业务数据；其信道容量与具体的调度方式（半静态调度、动态调度）、系统带宽、TDD配比、UE能力等因素相关；
●对于不同业务类型，在网络中采用的调度方式不同，PUSCH信道容量的衡量方式也不同。例如对VoIP业务采用半静态调度，主要使用小区支持的满意VoIP用户数来衡量；对于数据业务或具有保证速率要求的流类业务，主要使用小区吞吐率等指标来衡量。
7 VoIP容量
●VoIP容量定义：
某用户在使用VoIP进行语音通信过程中，若98%的VoIP数据包的L2时延在50ms以内，则认为该用户是满意的。
如果小区内95%的用户是满意的，则此时该小区中容纳的VoIP用户总数就是该小区的VoIP容量。
●由于VoIP用户采用半静态调度，可以不考虑控制信道限制，同时认为系统配置的下行反馈信道数总能满足用户的要求。由此得到下式：
8 TD-LTE峰值吞吐量
●理论峰值流量估算：
DL速率=流数*（（配置i的下行子帧数*每子帧传输比特数+Dwpts承载的比特数）/ 配置i无线帧长）；
其中，
每子帧传输比特数=带宽内RB数* （每RB子载波数*（14-控制符号数）-RS数）* 调制阶次* 编码率
Dwpts 承载比特数=带宽内RB数* （每RB子载波数*（特殊子帧承载的下行符号数- 控制符号数）-RS数）* 调制阶次* 编码率
UL速率=配置i上行子帧数*（带宽内RB数* 每RB子载波数* （14-RS数）* 调制阶次*编码率）/配置i无线帧长。
说明，
配置i=0，1，…6；
调制阶次：
2——QPSK
4——16QAM
6——64QAM
●理论峰值吞吐量计算（以配置1为例）
●TD-LTE系统不同配置下的峰值吞吐量表格
20MHz带宽，特殊子帧配置为：10:2:2
9 TD-LTE平均吞吐量
●非VoIP业务，主要是使用动态调度。
●每调度一个初传用户，必须首先发送UL Grant；
●若单用户数据源较低，且小区中该类用户较多时，就可能出现PDCCH受限的场景，从而影响到小区平均峰值速率和小区平均吞吐量。
●下面分析不考虑PDCCH受限情况，认为单业务的源速率都比较高；
●只要得到小区平均频谱效率，就可以估算到上行小区平均吞吐量；
●小区平均频谱效率的估算方法：可以由小区G因子的CDF曲线得到平均G因子，根据链路仿真SINR-频谱效率曲线得到平均频谱效率，从而可以估算得到小区平均吞吐量。
10 下行信道容量分析
PBCH、P/S-SCH信道容量分析
小区中所有用户均需要进行接收广播信道、主/辅同步信道，且这些信道时频域位置是固定的，不会限制到小区容量；
PCFICH信道容量分析
PCFICH信道用于指示本子帧PDCCH信道占用的OFDM symbol数，所有用户都需要接收，不会限制到小区容量；
PDCCH信道容量分析
PDCCH信道只会限制同一TTI同时调度的用户数，不会限制小区可以接入的用户数。
PDCCH信道对系统容量的影响主要体现在：
1）小区中接入绝大部分用户速率都比较低时，会限制到小区峰值速率，进而限制到小区平均吞吐量；
2）PDCCH配置的OFDM symbol数目越多，相应PDSCH信道可用的OFDM symbol数就越少，进而影响到小区峰值速率、小区平均吞吐量、以及频谱效率等。
PHICH信道容量分析
TD-LTE覆盖性能分析
1 TD-LTE覆盖的基本特征
●系统帧结构设计支持更大的覆盖极限
TD-S为11.25Km，TD-L可达100Km
●覆盖目标的定义的多样性
TD-S速率目标固定，TD-L则依赖于边缘用户速率
●灵活的系统带宽配置
TD-SCDMA仅支持固定载波带宽1.6MHz
TD-LTE系统规范定义了6种载波带宽。用户占用的子载波带宽由系统分配，对覆盖有影响
●调制编码方式的多样性
与TD-SCDMA HSPA相比，增加了高阶调制64QAM，且编码率更丰富
●OFDM、MIMO等新技术带来的影响
●呼吸效应
2 链路预算基本流程
3 链路预算关键参数分析
●所要承载的业务速率
对应为小区边缘用户的流量要求
●带宽参数
系统带宽、边缘用户占用的RB个数
●天线数及模式
选择不同的发射模式，如发射分集或波束赋型
●天线增益
●发射功率
●接收端的灵敏度
●所需SINR
●干扰余量
4 所需SINR
一定的边缘速率所需要的目标SNR与用户RB配置、MCS等级、传输模式、信道模型等有关，在确定相关的系统条件，也确定了相关系统配置之后，通过链路仿真获得该信道的解调门限SINR
5 干扰余量的取定
干扰干扰余量计算过程：
●仿真得到不同ISD条件下的单小区（无小区间干扰）、多小区边缘吞吐率；
●得到给定边缘吞吐率对应的单小区半径、多小区半径；
●通过空口路损模型，得到单小区半径、多小区半径分别对应的路损，两者的路损差即为干扰余量；
Step1：输入小区边缘用户目标吞吐量Creq；
Step2：通过系统级仿真获得在多小区场景下，调整小区覆盖范围使得小区半径为R时，小区边缘用户吞吐量Creq，并得到多小区用户SINR CDF曲线，小区边缘用户SINRreq可以表示为：
SINRreq=Sreq/Itotal；
其中，S为用户收到的有用信号
Step3：通过系统级仿真获得在单小区场景下，小区覆盖范围为R时，小区边缘用户SNR=S/PN；以及单小区用户SNR CDF曲线；
Step4：由于小区覆盖范围不变，可以认为Sreq=S，因此，多小区边缘用户吞吐量为Creq时的边缘用户干扰余量；
Ic=F=10log(Itotal/PN)=10log(SNR/SINRreq)=SNR(dB)-SINRReq(dB)
6 下行业务信道链路预算示例
7 下行开销信道链路预算示例
8 上行链路预算对比
上行控制信道PUCCH可以采用多种格式发送，采用Format2b格式时覆盖是最近的。
即便采用Format2b格式，其覆盖也好于业务信道。
上行控制信道是业务信道受限的。
9 业务信道覆盖对比
系统带宽：20MHZ； 系统负载Load=0.5
天线技术：下行8发2收，上行1发8收
由上图可知：
●业务信道覆盖范围随小区边缘目标速率增加而减小；
●上下行业务信道目标速率相同时，PDSCH覆盖范围大于PUSCH覆盖范围；
●相同目标速率时，PDSCH覆盖特性优于PUSCH。
10 TD-LTE覆盖性能小结
●上行信道覆盖受限于PUSCH；
●下行信道覆盖受限于PDCCH；
●上下行业务信道目标速率相同时，PDSCH覆盖优于PUSCH；
●对比上下行覆盖范围，LTE系统覆盖受限于PDCCH。
11 TD-LTE与TD-S上下行业务信道覆盖能力对比
●2天线、8天线配置下的覆盖能力优于TD-SCDMA系统；
●2天线下的下行链路流量性能略优于TD-SCDMA HSDPA业务，上行链路流量性能稍差于TD-SCDMA系统HSUPA业务；8天线配置下TD-LTE流量性能均大于TD-SCDMA系统。
1 TD-LTE容量基本特征
TD-LTE容量受限因素
●系统带宽；
●上下行子帧配比；
●特殊子帧配比；
●控制信道开销；
●具体的业务类型；
●组网方式；
●eNodeB硬件处理能力。
TD-LTE容量衡量指标
●单小区VoIP用户数；
●小区平均吞吐量；
●频谱效率；
●边缘吞吐量；
2 最大在线用户数
●在线用户数，我们理解为保持RRC连接的用户，包括激活用户（保持上行同步）和非激活用户（不保持上行同步）；
●非激活用户，因为处于上行失步状态，如果需要进行数据传输时，必须重新发起随机接入过程，以建立上行同步；
●非激活用户需要在eNB保存UE上下文，并不占用空口资源；因此决定最大非激活用户数的主要因素是eNB的内存大小。
3 激活用户数
●激活用户数
指有RRC连接，并且保持上行同步，可以在上下行共享信道进行数据传输的用户。
●TDD配比：
每个激活用户都需要分配sounding、CQI、SRI资源；上行子帧偏少的配比下，这些资源相对较少，支持的用户也相对较少；
PDCCH只存在于下行子帧和特殊子帧，下行子帧偏少的配比下，PDCCH资源较少，每帧能调度的用户数较少。
●eNB处理能力
每个子帧eNB需要完成用户调度、基带处理的全部流程，要求调度、基带处理的时延非常短，限制了小区可以支持的最大激活用户数。
●业务QoS
VoIP业务，对实时性要求较高，该类业务过多会影响其他低QoS业务的激活用户数；
GBR业务要求保证带宽，该类业务过多会限制其他低QoS业务的激活用户数。
4 最大并发用户数
最大并发用户数，有两种理解方式：
1）激活用户数
2）同一TTI内可以同时调度的用户数
5 最大同时调度用户数
●TD-LTE系统中，多用户调度共享上下行业务信道进行传输，因此对于不要求GBR和延迟性能的数据业务，理论上系统所支持的用户数目是不受限制的，受限制的是一个TTI内同时得到调度的用户数目。但VOIP业务由于对GBR和延迟参数的要求，因此系统所能够支持的VOIP用户总数受限。
●同时能够得到调度的用户数目受限于控制信道的可用资源数目，即PDCCH（包含PHICH、PCFICH）信道可用的CCE个数。
1）PHICH，每条占用一个CCE，最多复用8个UE；
2）PCFICH，指明给定带宽和天线配置下可用的CCE个数；
3）PDCCH，一个对称业务的用户需要2条PDCCH，传输上下行调度控制信息。
●在实现中，设备硬件资源、处理能力限制了单小区能够支持的激活用户数。
●协议要求，在5MHz~20MHz的带宽配置下，要求支持激活用户数>=400/Sector。
6 PUSCH信道容量分析
●PUSCH信道用于承载业务数据；其信道容量与具体的调度方式（半静态调度、动态调度）、系统带宽、TDD配比、UE能力等因素相关；
●对于不同业务类型，在网络中采用的调度方式不同，PUSCH信道容量的衡量方式也不同。例如对VoIP业务采用半静态调度，主要使用小区支持的满意VoIP用户数来衡量；对于数据业务或具有保证速率要求的流类业务，主要使用小区吞吐率等指标来衡量。
7 VoIP容量
●VoIP容量定义：
某用户在使用VoIP进行语音通信过程中，若98%的VoIP数据包的L2时延在50ms以内，则认为该用户是满意的。
如果小区内95%的用户是满意的，则此时该小区中容纳的VoIP用户总数就是该小区的VoIP容量。
●由于VoIP用户采用半静态调度，可以不考虑控制信道限制，同时认为系统配置的下行反馈信道数总能满足用户的要求。由此得到下式：
8 TD-LTE峰值吞吐量
●理论峰值流量估算：
DL速率=流数*（（配置i的下行子帧数*每子帧传输比特数+Dwpts承载的比特数）/ 配置i无线帧长）；
其中，
每子帧传输比特数=带宽内RB数* （每RB子载波数*（14-控制符号数）-RS数）* 调制阶次* 编码率
Dwpts 承载比特数=带宽内RB数* （每RB子载波数*（特殊子帧承载的下行符号数- 控制符号数）-RS数）* 调制阶次* 编码率
UL速率=配置i上行子帧数*（带宽内RB数* 每RB子载波数* （14-RS数）* 调制阶次*编码率）/配置i无线帧长。
说明，
配置i=0，1，…6；
调制阶次：
2——QPSK
4——16QAM
6——64QAM
●理论峰值吞吐量计算（以配置1为例）
●TD-LTE系统不同配置下的峰值吞吐量表格
20MHz带宽，特殊子帧配置为：10:2:2
9 TD-LTE平均吞吐量
●非VoIP业务，主要是使用动态调度。
●每调度一个初传用户，必须首先发送UL Grant；
●若单用户数据源较低，且小区中该类用户较多时，就可能出现PDCCH受限的场景，从而影响到小区平均峰值速率和小区平均吞吐量。
●下面分析不考虑PDCCH受限情况，认为单业务的源速率都比较高；
●只要得到小区平均频谱效率，就可以估算到上行小区平均吞吐量；
●小区平均频谱效率的估算方法：可以由小区G因子的CDF曲线得到平均G因子，根据链路仿真SINR-频谱效率曲线得到平均频谱效率，从而可以估算得到小区平均吞吐量。
10 下行信道容量分析
PBCH、P/S-SCH信道容量分析
小区中所有用户均需要进行接收广播信道、主/辅同步信道，且这些信道时频域位置是固定的，不会限制到小区容量；
PCFICH信道容量分析
PCFICH信道用于指示本子帧PDCCH信道占用的OFDM symbol数，所有用户都需要接收，不会限制到小区容量；
PDCCH信道容量分析
PDCCH信道只会限制同一TTI同时调度的用户数，不会限制小区可以接入的用户数。
PDCCH信道对系统容量的影响主要体现在：
1）小区中接入绝大部分用户速率都比较低时，会限制到小区峰值速率，进而限制到小区平均吞吐量；
2）PDCCH配置的OFDM symbol数目越多，相应PDSCH信道可用的OFDM symbol数就越少，进而影响到小区峰值速率、小区平均吞吐量、以及频谱效率等。
PHICH信道容量分析
TD-LTE覆盖性能分析
1 TD-LTE覆盖的基本特征
●系统帧结构设计支持更大的覆盖极限
TD-S为11.25Km，TD-L可达100Km
●覆盖目标的定义的多样性
TD-S速率目标固定，TD-L则依赖于边缘用户速率
●灵活的系统带宽配置
TD-SCDMA仅支持固定载波带宽1.6MHz
TD-LTE系统规范定义了6种载波带宽。用户占用的子载波带宽由系统分配，对覆盖有影响
●调制编码方式的多样性
与TD-SCDMA HSPA相比，增加了高阶调制64QAM，且编码率更丰富
●OFDM、MIMO等新技术带来的影响
●呼吸效应
2 链路预算基本流程
3 链路预算关键参数分析
●所要承载的业务速率
对应为小区边缘用户的流量要求
●带宽参数
系统带宽、边缘用户占用的RB个数
●天线数及模式
选择不同的发射模式，如发射分集或波束赋型
●天线增益
●发射功率
●接收端的灵敏度
●所需SINR
●干扰余量
4 所需SINR
一定的边缘速率所需要的目标SNR与用户RB配置、MCS等级、传输模式、信道模型等有关，在确定相关的系统条件，也确定了相关系统配置之后，通过链路仿真获得该信道的解调门限SINR
5 干扰余量的取定
干扰干扰余量计算过程：
●仿真得到不同ISD条件下的单小区（无小区间干扰）、多小区边缘吞吐率；
●得到给定边缘吞吐率对应的单小区半径、多小区半径；
●通过空口路损模型，得到单小区半径、多小区半径分别对应的路损，两者的路损差即为干扰余量；
Step1：输入小区边缘用户目标吞吐量Creq；
Step2：通过系统级仿真获得在多小区场景下，调整小区覆盖范围使得小区半径为R时，小区边缘用户吞吐量Creq，并得到多小区用户SINR CDF曲线，小区边缘用户SINRreq可以表示为：
SINRreq=Sreq/Itotal；
其中，S为用户收到的有用信号
Step3：通过系统级仿真获得在单小区场景下，小区覆盖范围为R时，小区边缘用户SNR=S/PN；以及单小区用户SNR CDF曲线；
Step4：由于小区覆盖范围不变，可以认为Sreq=S，因此，多小区边缘用户吞吐量为Creq时的边缘用户干扰余量；
Ic=F=10log(Itotal/PN)=10log(SNR/SINRreq)=SNR(dB)-SINRReq(dB)
6 下行业务信道链路预算示例
7 下行开销信道链路预算示例
8 上行链路预算对比
上行控制信道PUCCH可以采用多种格式发送，采用Format2b格式时覆盖是最近的。
即便采用Format2b格式，其覆盖也好于业务信道。
上行控制信道是业务信道受限的。
9 业务信道覆盖对比
系统带宽：20MHZ； 系统负载Load=0.5
天线技术：下行8发2收，上行1发8收
由上图可知：
●业务信道覆盖范围随小区边缘目标速率增加而减小；
●上下行业务信道目标速率相同时，PDSCH覆盖范围大于PUSCH覆盖范围；
●相同目标速率时，PDSCH覆盖特性优于PUSCH。
10 TD-LTE覆盖性能小结
●上行信道覆盖受限于PUSCH；
●下行信道覆盖受限于PDCCH；
●上下行业务信道目标速率相同时，PDSCH覆盖优于PUSCH；
●对比上下行覆盖范围，LTE系统覆盖受限于PDCCH。
11 TD-LTE与TD-S上下行业务信道覆盖能力对比
●2天线、8天线配置下的覆盖能力优于TD-SCDMA系统；
●2天线下的下行链路流量性能略优于TD-SCDMA HSDPA业务，上行链路流量性能稍差于TD-SCDMA系统HSUPA业务；8天线配置下TD-LTE流量性能均大于TD-SCDMA系统。
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创远信科
2024-07-24 广告
同轴线介电常数是指同轴电缆中介质对电场的响应能力，通常用ε_r表示，是介质相对于真空或空气的电容率。这一参数直接影响信号在电缆中的传播速度和效率。在选择同轴电缆时，需要考虑其介电常数，因为它与电缆的插入损耗、带宽和传输质量等性能密切相关。创...
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