无线通信的链路预算分析(Link Budget Analysis)

链路预算（Link Budget）是在一个通信系统中对发送端、通信链路、传播环境（如大气、同轴电缆、波导、光纤等）和接收端中所有增益和衰减的核算。

通常用来估算信号能成功从发射端传送到接收端之间的最远距离，并通过对系统中下行（或前向）和上行（或反向）信号传播途径中各种影响因素进行考察，对系统的覆盖能力进行估计，获得保持一定通信质量下链路所允许的最大传播损耗。

对于远场通信，链路功率预算可以描述为

链路预算分析考虑了通信链路中的所有增益和损失，包括发射机输出的射频功率、发射天线增益、路径损耗、接收天线增益、接收机噪声系数等。一些因素和设计选择，如传播路径长度、信号极化和天线馈线，会降低信号质量，而功率放大器和天线尺寸等因素则可以增加传输信号强度。

所需要的参数如下表所示

链路预算分析在无线通信系统设计中具有广泛的应用，包括：

1. 保证通信质量
   ：通过链路预算，工程师可以预估信号传输的效果，确保系统在传输过程中不会因为信号不足而导致通信质量下降。
2. 基站间距设计
   ：链路预算帮助评估基站的合理部署密度，确保覆盖均匀，减少信号死角。
3. 频段选择
   ：由于不同频段的路径损耗不同，链路预算在设计中需要考虑频率对路径损耗的影响，从而选择合适的频段进行通信。
4. 网络容量与服务质量
   ：在高用户密度场景下，链路预算可以帮助计算小区信号需求，保证用户在基站信号覆盖范围内能稳定上网、打电话。

链路预算分析的注意事项

1. 解调门限
   ：解调门限是链路预算的重要参数之一，需要结合规划地区的具体场景采用链路级仿真或设备实际测试的方法获取。
2. 上下行链路覆盖能力
   ：由于受手机发射功率的限制，某些系统的覆盖通常由上行链路决定。因此，在链路预算分析中需要特别关注上行链路的覆盖能力。
3. 不同业务的覆盖能力
   ：在密集城区和一般市区，通常受限于特定业务（如CS64kbit/s业务），因而无线网络规划时往往将该业务定为目标业务。在链路预算分析中需要考虑不同业务的覆盖能力需求。

[1] A. Iqbal, M. Al-Hasan, I. B. Mabrouk and M. Nedil, "A Compact Implantable MIMO Antenna for High-Data-Rate Biotelemetry Applications," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 70, no. 1, pp. 631-640, Jan. 2022, doi: 10.1109/TAP.2021.3098606.