第6章无线通信系统的链路预算分析

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TD-LTE无线网络链路预算分析

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良好的网络覆盖是所有无线网络赖以生存的根本，直接影响最终的用户感知。而链路预算是评估无线通信系统覆盖能力的主要方法，是无线网络规划中的一项重要工作。因此，在进行无线网络规划时需要进行链路预算以得到合理的无线覆盖预测结
的因素包括：实现时频资源灵活配置的ＯＦＤＭ可
１无线网络链路预算
无线通信系统中的链路预算总体上来说就是在
保证一定质量的前提下，利用发射端、传播空间和接收端的相关参数，通过对通信链路中的各种损耗
矗
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此在已知接收机灵敏度的情况下，可以通过链路预
交性来完成的。因此ＯＦＤＭ系统增大了频谱利用
Ｔ－Ｔ无线网络链路预算分析ＤＬＥ
周慧茹
（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京１０７）０３０摘要：阐述传统的２、５ＧＧ网络的链路预算方法，并详细分析了由于Ｔ — ＴＤＬＥ自身的特点，其链路
（ＭＯ）技术。ＭＩ
算中快速地确定所需要的大致基站数量。无线网络链路预算可按以下流程获得小区覆盖
半径。
普通的ＦＤＭ频分多址技术（２如Ｇ和３Ｇ系统）了分离开各子信道的信号，需要在相邻信道为间设置一定的频带保护间隔，以便接收端能用带通滤波器分离出相应子信道的信号，这势必带来频谱

卫星通信系统中的链路预算分析

卫星通信系统中的链路预算分析在当今高度信息化的时代，卫星通信系统凭借其覆盖范围广、不受地理条件限制等优势，在通信领域中占据着重要的地位。

而链路预算分析则是卫星通信系统设计和性能评估的关键环节，它能够帮助我们确定系统是否能够满足预期的通信要求。

卫星通信系统的基本组成包括卫星、地球站以及连接它们的通信链路。

链路预算分析的主要目的就是评估在这些链路中，信号从发射端到接收端的传输过程中，其强度和质量的变化情况，从而判断通信的可行性和可靠性。

要进行链路预算分析，首先得了解几个关键的概念。

发射功率是指卫星或地球站发送信号时的功率大小。

这个功率值会直接影响信号的初始强度。

然而，信号在传输过程中会遭遇各种损耗，比如自由空间损耗。

自由空间损耗是由于信号在空间中传播时扩散导致的能量衰减，它与传输距离和信号频率密切相关。

传输距离越远、频率越高，自由空间损耗就越大。

除了自由空间损耗，还有大气损耗。

当信号穿过地球大气层时，会因为大气中的气体、水汽等因素而产生一定的衰减。

此外，还有天线增益和系统噪声等重要因素。

天线增益是指天线将信号集中或发散的能力，它可以增强或减弱信号的强度。

系统噪声则会干扰有用信号，影响接收端对信号的正确解调。

在计算链路预算时，我们需要将发射功率与各种增益相加，再减去各种损耗和噪声，从而得到接收端的可用信号功率。

如果这个功率高于接收灵敏度，即接收端能够正确解调信号的最小功率，那么通信链路就是可行的。

以一颗位于地球同步轨道的通信卫星为例。

假设卫星的发射功率为_____瓦，工作频率为_____GHz。

地球站的天线增益为_____dBi，卫星的天线增益为_____dBi。

自由空间损耗可以通过公式计算得出，大约为_____dB。

考虑到大气损耗约为_____dB，其他损耗（如馈线损耗、极化损耗等）共计_____dB。

系统噪声温度为_____K，噪声系数为_____dB。

通过一系列的计算，我们可以得到接收端的信号功率。

56. 什么是信号传输中的链路预算？

56. 什么是信号传输中的链路预算？56、什么是信号传输中的链路预算？在当今这个高度数字化和信息化的时代，信号传输无处不在。

从我们日常使用的手机通信，到卫星电视的接收，再到各种无线设备之间的数据交换，信号的稳定传输都至关重要。

而要确保信号能够有效地从发送端到达接收端，并保持一定的质量和可靠性，就离不开链路预算这个关键的概念。

那么，到底什么是信号传输中的链路预算呢？简单来说，链路预算就是对信号在传输路径上的各种增益和损耗进行评估和计算的过程。

它就像是一场信号传输的“精打细算”，通过综合考虑各种因素，来预测信号能否成功到达目的地，并达到预期的性能指标。

为了更清楚地理解链路预算，我们可以把信号传输的路径想象成一条长长的道路。

信号从发送端出发，就像是一辆汽车从起点出发。

在行驶的过程中，会遇到各种各样的情况，有的会让汽车跑得更顺畅，这就是增益；有的则会阻碍汽车前进，这就是损耗。

先来说说增益。

增益就像是给信号这辆“汽车”加油助力，让它能够跑得更远更强。

在信号传输中，增益可能来自多个方面。

比如，发送端的发射功率增大，这就相当于给汽车装上了更强大的发动机，能让信号一开始就具有更强的“动力”。

还有，使用高增益的天线，就好比给汽车装上了一个高效的导流装置，能让信号更集中、更有效地朝着接收端的方向传播。

再看看损耗。

损耗则是信号传输道路上的各种“绊脚石”。

比如，信号在空气中传播时，会因为距离的增加而逐渐减弱，这就是路径损耗。

就好像汽车跑得越远，汽油消耗得越多，速度也会逐渐变慢。

另外，信号穿过建筑物、障碍物或者受到其他电磁干扰时，也会产生损耗，这就像是汽车在路上遇到了堵车、路况不好等情况，会影响其前进的速度和效率。

链路预算要把这些增益和损耗都综合考虑进去。

通过精确的计算和分析，来确定接收端最终能够接收到的信号强度是否足够。

如果计算结果表明接收端的信号强度低于某个阈值，那么就可能会出现通信中断、数据错误或者图像模糊等问题。

无线通信链路预算公式

无线通信链路预算公式
1、天线自由波的无线链路预算公式如下：
Pr（dBm）= Pt（dBm）+ Gt（dBi）-PL（dB）+ Gr（dBi）-Lc （dB）
其中，Pr为接收电平（dBm），Pt为最大发射功率（15dBm），Gt 为发射天线增益（15dBi），PL为路径损耗，Gr为接收天线增益（9dBi），Lc为综合损耗（隧道内预计20dB，开放空间预计16dB）。

根据上述无线链路预算公式，计算可得：
4GHz隧道内AP接收到信号强度为-86dBm的信号时，路径损耗：PL =15+9+86+10-10-20-90（dB）
PathLoss（dB）=40+10×n×1og（d）
其中，n在隧道环境取值为1.8；d是距离，单位是m。

由此公式计算得：路径长度为600m时，路径损耗值为90dB。

2、4G室外AP接收到信号强度为-86dBm的信号时，路径损耗：
PL =15+9+86+10-10-16=94（dB）
3、对于2.4G的隧道环境传播模型，路径损耗公式如下：
PathLoss（dB）=40+10×n×1og（d）
其中，n在隧道环境取值为1.8；d是距离，单位是m。

由此公式计算得：路径长度为600m时，路径损耗值为90dB。

4、对于2.4G的室外环境（试车线或地面线路）传播模型，路径
损耗公式如下：
PathLoss（dB）= 32.5+20×logF（MHz）+20×logD（Km）= 100+20×log（D）
其中，D是距离，单位是公里。

由此公式计算得：开放空间路径长度为500米时，路径损耗值为94dB。

等效全向辐射功率 eirp 与链路预算的计算

等效全向辐射功率 eirp 与链路预算的计算等效全向辐射功率（EIRP）和链路预算是通信领域中非常重要的概念，它们在无线通信系统的设计和优化中起着至关重要的作用。

EIRP是指天线所发射的信号功率与理想全向辐射天线的信号发射功率相比的值，它可以用来表示天线的性能和信号覆盖范围，是衡量无线信号覆盖能力的重要参数。

而链路预算则是用来评估无线通信系统中信号传输的损耗和衰减情况，以确定系统是否能够正常通信的重要工具。

在进行EIRP和链路预算的计算时，需要考虑多种因素，包括天线增益、传输距离、信号频率、路径衰减、大气衰减等。

这些因素都会对无线信号的传输性能产生影响，需要进行全面的评估才能得出准确的计算结果。

要计算EIRP，需要考虑天线增益和输出功率。

天线增益是指天线相对于理想全向辐射天线的信号增益，它反映了天线的辐射效率和指向性能。

输出功率则是指信号发射端的实际输出功率，通常需要考虑调制方式、功率控制等因素。

通过综合考虑天线增益和输出功率，可以得出EIRP的具体数值，从而评估信号的覆盖范围和传输性能。

另外，链路预算的计算也需要综合考虑多种因素。

在链路预算中，需要考虑传输距离、频率衰减、路径损耗、大气衰减等因素。

传输距离是决定信号损耗的重要因素，通常采用自由空间传播模型进行计算。

频率衰减和路径损耗则是由于信号在传输过程中受到障碍物、地形等因素的影响而产生的损耗。

大气衰减是由于大气介质对信号的吸收和散射而产生的损耗，通常需要考虑气候、季节等因素。

通过综合考虑这些因素，可以得出链路预算的具体数值，从而评估系统的通信性能。

在进行EIRP和链路预算的计算时，需要注意保持数据的准确性和可靠性。

也需要根据具体的通信系统要求和场景特点进行合理的假设和参数选择，以确保计算结果能够满足实际应用的需求。

在进行EIRP和链路预算的计算时，还需要考虑到无线信号的多径效应、折射等复杂因素，这些因素将对信号的传输性能产生重要影响。

总结而言，EIRP和链路预算是无线通信系统设计和优化中至关重要的概念，它们可以帮助工程师评估系统的覆盖范围和通信性能，为系统的部署和优化提供重要依据。

无线链路预算和覆盖预测-精选文档

3.0
-102 8.0 4.0 20 119
3.0
-102 8.0 3.0 14 131
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-102 6.0 3.0 12 135
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1.0 3.0 16.0 52.0
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人体损耗
手机静态接收灵敏度衰落余量恶化储备建筑物穿透损耗最大允许空间链路损耗
dB
dBm dB dB dB dB
3.0
-102.0 10.0 6.0 25 107
8

空间链路构成
A Um
MS MS MS BSC BTS MS
NSS
BSC
BTS BTS
BTS
MS
MS MS MS MS
BSS
9Hale Waihona Puke 空间链路构成天线馈线
Um
射频部分
基带部分
10
空间链路构成——基站与连接
天线分集单元双低噪声模块中功率双工器组合带通滤波器收发单元
11
空间链路构成——天线
1
主要内容

无线信号传播基础空间链路构成链路预算分析传播模型覆盖预测计算
2
无线信号传播基础
理论基础回顾：
无线信号是电磁波，空间传播时为球面波在自由空间的传播存在以下公式：
2)]*P Pr Pr =[（λ2/4π）/(4πd t
Pt 传播损耗定义为L：
Pr
L=
Pt /Pr =（4πd/λ）2

高级通信原理第6章无线通信系统的链路预算分析

针对性能评估结果，识别系统存在的瓶颈和问题，如误码率较高、吞吐量不足等。
优化措施
提出针对性的优化策略，如改进信道编码方式、采用更高效的调制技术、实施分集技术等，以提高系统性能。
系统概述
优化效果
简要介绍案例所涉及的无线通信系统的基本架构、工作原理和主要特点。
对比优化前后的性能数据，验证优化措施的有效性，并给出性能提升的具体数值。
通过增加冗余信息提高系统抗干扰能力，降低误码率。
调制技术
选择合适的调制方式以提高频谱利用率和传输效率。
分集技术
利用多条独立路径传输相同信息，提高接收信号的可靠性。
功率控制
根据信道条件和业务需求调整发射功率，实现系统性能与能耗的平衡。
案例分析：某无线通信系统性能评估与优化
问题诊断
性能评估
采用上述性能指标对系统进行全面评估，分析系统在不同场景下的性能表现。
计算噪声功率
根据接收端引入的噪声源和噪声系数，计算噪声功率。
计算信噪比和误码率
根据发射功率、接收灵敏度、路径损耗和噪声功率，计算信噪比和误码率。
分析结果
根据计算结果，评估无线通信系统的性能是否满足要求，如果不满足，则需要调整系统参数或采取其他措施进行优化。
03
无线通信系统链路预算分析
发射机链路预算分析
高可靠性
提高系统抗干扰能力和鲁棒性，保障通信质量和服务连续性
。
02
链路预算基本概念与原理
链路预算定义及意义
链路预算定义
链路预算是指在无线通信系统中，对信号在传输过程中的各种损耗和增益进行定量分析和计算，以确定系统性能的过程。
链路预算意义
通过链路预算，可以预测无线通信系统的覆盖范围、通信质量、系统容量等关键性能指标，为网络规划、优化和故障排除提供重要依据。

第六章链路预算

2 P 功分器 3 P
1 P
2
1
3
6.1链路预算简介（续一）
与移动通信相关的射频知识简介
移动通信系统使用频段
6.1链路预算简介（续二）
链路预算分析过程
无线路径组成部分
链路预算模型
6.2反向链路预算
反向链路反向链路预算模型反向链路预算四类参数

6.2反向链路预算（续一）几个基本概念
6.2.1参数介绍
1、系统参数 2、移动台发射机参数 3、基站端接收机参数

6.2.2IS95/CDMA2000反向链路预算

IS95/CDMA20001X话音业务、数据业务反向链路预算
6.2.3WCDMA反向链路预算

预算参数：
1、系统参数 2、移动台发射机参数 3、基站接收机参数 4、储备余量

6.4.2CDMA系统前反向链路平衡

RF工程：RF,radio frequency,主要指发射的无线电波(又称射频) ,应用于无线通信。RF有时称为高频,它是相对于低频而言。RF的用途,主要是迅速而准确地传输信息,以克服距离上的障碍,是无线通信的关键技术,是传输信息的载体。增益:指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。功分器：一分为二功率分配器是三端口网络结构,如图。信号输入端的功率为P1,而其他两个输出端口的功率分别为P2和P3。由能量守恒定律可知P1=P2+ P3。当然,P2并不一定要等于P3,只是相等的情况在实际电路中最常用。因此, 功率分配器可分为等分型（P2=P3）和比例型（P2=kP3）两种类型。合路器：是把多路输入信号合成一路输入。

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无线通信系统中链路预算分析
在具有视距传播特点的微波和卫星通信的无线通信系统的设计中，必须详细规定发送和接收天线的尺寸、的设计中，必须详细规定发送和接收天线的尺寸、发送功率以及在某个期望的速率上达到给定等级性能所要求的 SNR。。试回答：试回答： 1）设发射天线以功率 PT 在自由空间全向辐射，则与天线）在自由空间全向辐射，处的功率密度为多少（相距 d 处的功率密度为多少（ W/m2） ? 2）如果发射天线为定向天线呢？）如果发射天线为定向天线呢？ 3）接收天线获得的接收功率与天线截面积的关系？）接收天线获得的接收功率与天线截面积的关系？
天线有效面积
1 2 1、直径为 D 的抛物面（碟形）天线： AR = πD η 的抛物面（碟形）天线：、 4 其中，η 为效率因子，取值范围为 0.5－ 0.6。其中，为效率因子，－。
所以天线增益为 GR =
4πAR
λ2
πD = η λ
2
2、物理面积为 A 的喇叭天线: AR = ηA ＝ 0.8A 、的喇叭天线所以天线增益为 GR =
s(t ) ，则接收信号为 r (t ) = αs(t ) + n(t ) ， 0 < α ≤ 1
2 如果发送信号的能量为 ε b ，则接收信号的能量为 α ε b ，因此
接收比特信噪比为 α 2 ε b / N 0 。接收比特信噪比为可见，可见，信道衰减的影响是减少了接收信号的能量，从而使得通信系统更容易受到加性噪声的影响。收信号的能量，从而使得通信系统更容易受到加性噪声的影响。
作业
5-47 5-50
4πAR
λ
2
=
10 A
λ2
加性噪声的功率谱密度
为了完成链路预算，必须考虑接收机前端的加性噪声。为了完成链路预算，必须考虑接收机前端的加性噪声。噪声功率谱密度表示为
N 0 = k BT0
其中，为波尔兹曼常数( 其中， k B 为波尔兹曼常数 1.38 × 10
−23
W / K )，，
T0 是 K 氏温度。氏温度。
5.5 无线通信系统的链路预算分析
参见＜数字通信＞第4版5.5节或第5版4.10节
信道中，通信系统的性能可以错误概率来度量，在 AWGN 信道中，通信系统的性能可以错误概率来度量，决定于接收的比特信噪比 ε b / N 0 。可见 AWGN 限制了通信系统的性能。性能。影响通信系统性能的另一个因素是信道衰减。影响通信系统性能的另一个因素是信道衰减。如果发送信号为
总结因为接收信号PR = PT GT GR LS La
所以可表示为
(PR )dB = (PT )dB + (GT )dB + (GR )dB + (LS )dB + (La )dB
在数字通信系统中，为了保持差错率，比特信噪比必须低于给定的在数字通信系统中，为了保持差错率，
ε b / No 。
4πAR
4πAR
λ2
λ
2
, AR 为天线有效面积。为天线有效面积。
2
λ 自由空间路径损耗 LS = 4πd
La 表示附加的损耗因子。表示附加的损耗因子。
接收功率还可表示为接收功率还可表示为
(PR )dB = (PT )dB + (GT )
dB
+ (GR ) dB + (LS ) dB + (La ) dB
PT GT AR ， 2 4πd 4）自由空间路径损耗与“距离 d 和频率 f” ）自由空间路径损耗与“ 之间的关系？ ” 之间的关系？ PR =
接收信号功率可表示为接收信号功率可表示为
PR = PT GT GR LS La
其中， T 通常称为有效辐射功率（其中， P GT 通常称为有效辐射功率（ ERP 或 EIRP）），全向天线 GT = 1 ，定向天线 GT = 接收天线增益 GR =
εb Tb PR 1 PR PR 因为 = = ，所以 = R N No No R No No o req
εb
PR εb 就能求出最大的数据速率。可见，和所要求的，就能求出最大的数据速率。可见，如果已知 No No
例 5－5－2 －－假设在地球同步轨迹上有一颗卫星辐射功率为 100W，发，分贝，射天线的增益为 17 分贝，同时假设地球站使用一个 3m 的抛频率，物面天线且下行链路工作在 4GHz 频率，效率因子为 0.5，则，接收信号的功率为多少？接收信号的功率为多少？例 5－5－3 －－假设接收机前端的噪声温度为 300K，，如果要求 ε b / N o 为 10 分贝，则最大可能的数据速率为多少？分贝，则最大可能的数据速率为多少？